2015 Fiscal Year Research-status Report
絶縁体・金属転移近傍に現れるエキシトンボーズ凝縮の研究
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26870265
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井村 敬一郎 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10444374)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 励起子 / 非線形伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子・正孔の束縛状態である励起子（エキシトン）は、半導体中において光励起により生成し、短寿命の後に電子と正孔に再結合する。一方理論的には、無限の寿命を持ち、基底状態として存在するエキシトンと、そのボーズ凝縮相（エキシトニック絶縁体相）は、絶縁体・金属転移近傍において発現が予測されているものの、実験的には明らかになっていない。
本研究の目的は、圧力誘起絶縁体・金属転移を示す典型物質であるSmSに着目し、エキシトニック絶縁体相の可能性を実験的に追求することである。本年度は、常圧から臨界圧力近傍までの領域において、非線形伝導現象の研究を中心に進めた。
エキシトンの全電荷はゼロである為、それ自身は電流を運ばないが、束縛エネルギーに対応する電場エネルギーを加えると、電子と正孔に分離し、キャリアが生成されると考えられる。これは、電流・電圧特性に非線形性が現れることを意味している。
SmSに対して電流駆動による電流・電圧特性を調べた結果、負性微分抵抗を含む非線形伝導現象が観測され、昇温や圧力印加によってその非線形性は弱まることを見出した。また、電圧駆動測定においては、電流の不連続なジャンプが見られ、これが電流駆動測定における結果と同じ起源を持つことを見出した。
本研究の範囲内では、SmSの絶縁体・金属転移近傍におけるエキシトン描像は生き残るが、更なる確証を得る為、電場中における様々な物性測定を進める必要があると考えられる。
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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
本年度当初に計画していた研究内容は、エキシトンの束縛エネルギーの評価と、バンドギャップとの大小関係の評価である。本年度は、圧力下における非線形伝導現象の測定を行い、束縛エネルギーの圧力変化を追うことに成功した。また、次年度に計画していた、放射光を用いた蛍光分光測定も、予備実験が完了している。以上より、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた電場中に於ける輸送現象の異常が、バルクの性質と対応するか否かを調べるため、強電場中の磁化および熱膨張測定を行う必要があると考えられる。
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| Causes of Carryover |
放射光を用いた高圧実験に使用するダイヤモンドアンビルセルの購入に際し、本研究ではなるべく低圧を制御する必要があるめ、適切なキュレット径を持つアンビルを使用しなければならない。事前行う予備実験の結果次第では、キュレット径変更の必要性が生じるため、複数個の購入は避け、単体で購入した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
予備実験の結果を考慮し、適当なキュレット径を持つダイヤモンドアンビルを購入する予定である。
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[Presentation] 高圧下共鳴発光分光による価数揺動物質SmSの電子状態の研究2016
Author(s)
鈴木葉, 河出直哉, 井村敬一郎, 山本義哉, 山岡人志, 平岡望, 石井啓文, 鈴木博之, 水木純一郎, 出口和彦, 佐藤憲昭
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] SmSの光誘起相転移ダイナミクス2016
Author(s)
根来雄介, 竹野祐輔, 渡邊浩, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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