2023 Fiscal Year Research-status Report
分子性強相関物質におけるバンド構造とバンドフィリングのその場制御
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22K03534
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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, 准教授 (40590964)
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2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 分子性導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子性強相関物質における量子多体効果を調べるため、電子密度や電子の運動エネルギー(およびその異方性)など、複数のパラメータをその場制御する実験手法を確立することを目的とし、電界効果によるバンドフィリング制御(キャリアドーピング)や基板の曲げひずみによるバンド幅制御を同一試料で制御する。これによって、非従来型超伝導と磁気秩序の関係や、強相関絶縁相からディラック電子相への電子相転移を詳細に調べる。
令和5年度は量子スピン液体候補物質とされる三角格子モット絶縁体について、良質な表面をもつ薄片状単結晶の合成条件を探索し、電界効果による超伝導制御を試みた。その結果、電子・ホールどちらのドーピングによっても超伝導が観測された。超伝導相は類縁物質の反強磁性体モット絶縁体において得られたものと同様に(また、初期のねじれ２層グラフェンの報告と同様に)、モット絶縁相をはさんで電子側で狭く、van Hove特異点のあるホール側の方が広い。反強磁性体における相図との類似性は、モット絶縁相における磁気秩序の有無は近傍の超伝導相に大きく影響しないことを示唆する。
また、令和4年度に得られた電荷秩序絶縁体におけるひずみ誘起ディラック電子相について、結晶軸に対するひずみ方向依存性を調べたところ、向きによって真逆の効果が現れる(絶縁化が促進される)ことがわかった。このことから、ひずみを加えた状態で試料をねじる等してバンド構造を大きく変調できる可能性が示された。
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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
令和5年度は、当初の計画通り三角格子モット絶縁体に対する電界効果ドーピングに成功し超伝導を観測することができたため、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度に得られた三角格子モット絶縁体における超伝導について、今後、ひずみ制御により電子相関の強さを制御することで超伝導相図がどのように変化するか調べる。また、令和4年度に得られた電荷秩序絶縁体におけるひずみ誘起ディラック電子相について、引き続き電界制御を行うとともに、試料にねじれを加えるなどのひずみの異方性制御を試み、バンド構造自体のその場制御を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究の遂行には低温強磁場測定が不可欠であり、無冷媒超伝導マグネット付きクライオスタットを使用している。コンプレッサーやポンプ等、装置の不調に備えてメンテナンス費用を確保したが、当該年度にはそれらに関して不具合が起きなかったため次年度使用額が生じた。申請時と比べて多くの装置・部品の価格が上がっているため、令和6年度請求額と合わせて装置の不調に備える予定である。
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