2021 Fiscal Year Research-status Report
Realization of Thouless pumping in electronic systems
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20K20894
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮川 和也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90302760)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 中性-イオン性転移 / 輸送現象 / 電荷秩序 / 有機導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では課題遂行のため分子性物質の電荷が示す電荷秩序、中性-イオン性転移およびそれに関連した現象に着目している。
研究二年目にあたり、中性-イオン性物質であるTTF-CAの輸送特性の測定を主に行った。油圧セルで試料への圧力を制御しながら、中性相、イオン性相、さらにこの二つが拮抗する領域それぞれの領域でゼーベック係数の測定を行った。本物質は電気抵抗の圧力依存性が大きい。そのため、電気抵抗とゼーベック係数の圧力依存性測定を独立に行った場合、測定時の圧力が同じかどうかという問題が生じる。そこで、電気抵抗とゼーベック係数を同時に測定することでこの問題を回避した。ゼーベック係数の符号から、中性相では正、イオン性相では負のキャリアの方が移動度が大きく、中性とイオン性の境界領域付近ではゼーベック係数は0 となり、各符号のキャリアが同程度の移動度を有している可能性を示した。さらに、ゼーベック係数の温度依存性からエネルギーギャップを見積もると、中性-イオン性転移温度より低温側においては、電気伝導度から求めたものと近い値となり、これは半導体描像と矛盾しない。一方で、トポロジカル励起が支配的と考えられる高温領域では両者の値は異なり、単純な半導体描像では説明できない熱電効果が生じている可能性がある。誘電相において非相反伝道の測定にも着手した。誘電相ではポーリングさせる必要があることから高速バイポーラ電源を、また電圧をモニターするためにデジタルオシロスコープを導入した。
有機導体theta-(BEDT-TTF)2I3塩に一軸加圧をすると、金属状態から絶縁状態へと変化する。この起源を調べるためにNMR測定を行った。その結果、NMRスペクトルの複雑な圧力依存性が観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電荷自由度を調べるため、これまで測定例が少ない圧力下でのゼーベック係数などの実験を行った。測定は圧力変化によって中性相からイオン性相にわたる広い領域を調べることができた。加えてポーリング状態もふくめた非相反伝道および一軸圧下NMRの測定もスタートし、電荷状態の制御と解明をすすめている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポーリングをした状況での非相反伝道の検出を続けていく。中性イオン性転移物質でTTF-CAの類縁物質であるTTF-BAはイオン性相の電荷量はほぼ１である。この物質に一軸加圧を行い量子性の増加を目指すが、その目安となる電荷移動量をBr-NQRで調べる。これまで研究を踏まえた上で試料への加圧、電場などをほどこすことで電荷制御しサウレスポンピングに挑戦する。
得られた結果は学会、論文などで公表していく。
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| Causes of Carryover |
実験で使用した寒剤の価格変化によって差額が生じた。加えて、研究成果の公表の機会として国際会議への参加のための旅費を計上していた。しかし、COVID-19の世界的な流行のため、オンライン開催になるどして旅費の使用をしなかったため差額が生じた。差額分は、寒剤および成果公表および研究打合せのための出張旅費として使用する。
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