2021 Fiscal Year Annual Research Report
デバイス構造を用いた強相関物質の多元的パラメータ制御
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19K03730
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
川椙 義高 東邦大学, 理学部, 講師 (40590964)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | モット転移 / 超伝導 / 電界効果トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子間相互作用が強い物質(強相関電子系)では電子密度(バンドフィリング)と電子の運動エネルギー(バンド幅)を変えることで劇的に電子状態が変化し、高温超伝導、モット絶縁相、異常金属相など多彩な物性を見せることが知られている。これらのパラメータは化学的な組成の異なる複数の試料を作製したり、数万気圧の高圧をかけて制御することが一般的であるため、同一試料で精緻かつ可逆的に変化させることは難しい。本研究は、電気二重層トランジスタの原理によるキャリアドーピングと、トランジスタ基板の曲げひずみを組み合わせ、様々な有機モット絶縁体(反強磁性体や量子スピン液体)におけるバンドフィリングとバンド幅を同一試料で制御し、超伝導をはじめとするモット転移近傍の電子状態を調べることを目的としている。前年度までに、研究対象を量子スピン液体候補物質に広げ、同様の実験手法によって両極性超伝導を観測することに成功した。また、令和３年度に計画していた分子性ディラック電子系に対する本研究手法の適用のため、試料合成の条件出しを行った。
令和３年度は前年度までに得られた合成条件を元に、圧力下でディラック電子系となる強相関絶縁体を用いて両極性電界効果トランジスタを作製することに成功した。
(低温で)分子性物質として非常に高い55 cm^2/Vsの電界効果移動度が得られ、ひずみ効果と組み合わせた分子性ディラック電子系の電子相制御の足掛かりとした。これにより、強相関絶縁体とディラック電子系の間の相転移を詳細に調べることが可能になると考えられる。
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