2022 Fiscal Year Annual Research Report
強相関ディラック電子系のバンド間磁場効果に関する実験的研究
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20K03869
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
鴻池 貴子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (70447316)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子性導体 / ディラック電子 / 軌道反磁性 / 磁気秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では圧力下でグラフェンと同様の線形分散を持つことが知られている有機導体alpha-(BEDT-TTF)2I3を対象とし，ディラック電子系特有のバンド間磁場効果による巨大軌道反磁性とバンド間ホール効果を実験的に検出し，これらの関連性を明らかにすることを目的としている．本物質では強相関電子系が形成されており，圧力制御によって電荷秩序相・有限質量のディラック相・質量ゼロのディラック相を網羅的に研究できる．この特性を生かしてグラフェンとは異なる独自の方向性を持つディラック電子の研究を行うことができる．
我々は上記3つのすべての相において反磁性を観測したが，試料の一部が超伝導を示す化合物に構造変化している可能性が拭えず，バンド間磁場効果による軌道反磁性であると断定するには至らなかった．一方，最近類縁物質alpha-(BETS)2I3において常圧下でディラック電子の存在が示唆され，SQUIDによる静磁化率測定により反磁性が観測されることが報告された．そこで我々はalpha-(BETS)2I3の磁気トルク測定を行い，符号反転を伴いながら振幅が大きく温度変化するトルクカーブを観測した．この結果は静磁化率の測定結果と定性的に一致し，低温でディラック電子の反磁性の寄与が大きくなる事を反映している可能性がある．また，本物質の金属絶縁体転移の起源は未だ解明されていないが，今回の磁気トルク測定の結果はこの転移が磁性に関連するものである事を示唆している．さらに3.5 K以下で複雑なトルクカーブが観測されることが分かり，磁気秩序の形成を示す初めての実験的証拠を得た．また最終年度には有機導体への1軸性引張・圧縮ひずみの印加手法を確立し，alpha-(BEDT-TTF)2I3に連続的な1軸性ひずみを加えることにより電荷秩序相の制御に成功したが，高ひずみ下でのディラック電子相の観測には至っていない．
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Research Products
(3 results)
