電気二重層トランジスタを用いた有機強相関電子系の電子物性制御

• 研究課題/領域番号: 15K17714
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 川椙 義高 国立研究開発法人理化学研究所, 加藤分子物性研究室, 研究員 (40590964)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 分子性導体 / キャリアドーピング / モット絶縁体 / 電場誘起超伝導

研究成果の概要

電荷密度は強相関電子系の電子物性を決める重要なパラメータのひとつであり、これを変えることによって、例えば金属絶縁体転移のような劇的な性質の変化を引き起こすことができる。本研究では電気二重層トランジスタの原理を利用して有機強相関電子系の電荷密度を可逆的に変化させ、それに伴う電子物性の変化を調べた。その結果、同一のモット絶縁体(電子間の反発によって絶縁体となっている物質)に電子と正孔をそれぞれ可逆的に注入(ドーピング)することに成功し、モット絶縁体にはバンド構造に起因した本質的なドーピング非対称性が存在することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Organic Phase-transition Transistor with Strongly-correlated Electrons (2018)
  • 著者名/発表者名: H. M. Yamamoto, M. Suda and Y. Kawasugi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 3S2 ページ: 03EA02-03EA02
  • DOI: 10.7567/jjap.57.03ea02
  • NAID: 210000148737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Behavior in Doping-Driven Metal-Insulator Transition on Single-Crystalline Organic Mott-FET (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sato, Yoshitaka Kawasugi, Masayuki Suda, Hiroshi M Yamamoto, Reizo Kato
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 17 号: 2 ページ: 708-714
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron-hole doping asymmetry of Fermi surface reconstructed in a simple Mott insulator (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Kawasugi, Kazuhiro Seki, Yusuke Edagawa, Yoshiaki Sato, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Seiji Yunoki, Hiroshi M. Yamamoto, Reizo Kato
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 12356-12356
  • DOI: 10.1038/ncomms12356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous enhancement of conductivity and Seebeck coefficient in an organic Mott transistor (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Kawasugi, Kazuhiro Seki, Yusuke Edagawa, Yoshiaki Sato, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Seiji Yunoki, Hiroshi M. Yamamoto, Reizo Kato
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 109 号: 23 ページ: 233301-233301
  • DOI: 10.1063/1.4971310
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 電気二重層ドーピングとひずみ制御による κ 型 ET 塩の超伝導相の探索II (2018)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、蒲江、竹延大志、柚木清 司、山本浩史、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 電気二重層ドーピングとひずみ制御による κ 型 ET 塩の超伝導相の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、蒲江、竹延大志、柚木清 司、山本浩史、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Electron-Hole Doping Asymmetry in an Organic Mott Insulator Investigated by Electric-double-Layer Doping (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Kawasugi
  • 学会等名: ISCOM2017 (The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] κ型ET塩に対する電気二重層を用いたキャリアドーピングIV (2016)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、枝川祐介、佐藤慶明、蒲江、竹延大志、柚木清司、山本浩史、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] κ型ET塩に対する電気二重層を用いたキャリアドーピングIV (2016)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、枝川祐介、佐藤慶明、蒲江、竹延大志、柚木清司、山本浩史、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県金沢市)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Asymmetric Reconstruction of Fermi Surface in a Gate-Tuned Organic Mott Insulator (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawasugi, K. Seki, Y. Edagawa, Y. Sato, J. Pu, T. Takenobu, S. Yunoki, H. M. Yamamoto, and R. Kato
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Conductivity & Magnetism in Molecular Materials
  • 発表場所: South Hadley, MA, USA
  • 年月日: 2016-08-14
  • 国際学会
• [学会発表] 分子性導体に対する電界効果キャリアドーピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 (宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] κ型ET塩に対する電気二重層を用いたキャリアドーピングIII (2015)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、枝川祐介、佐藤慶明、蒲江、竹延大志、山本浩史、加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会２０１５年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 (大阪府・吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Carrier doping into a Mott insulator κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl using electric double layer transistor” (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Kawasugi, Kazuhiro Seki, Yusuke Edagawa, Yoshiaki Sato, Jiang Pu, Taishi Takenobu, Hiroshi M. Yamamoto, and Reizo Kato
  • 学会等名: International Symposium on Crystalline Organic Metals (ISCOM)
  • 発表場所: Bad Gogging (Germany)
  • 年月日: 2015-09-10
  • 国際学会
• [図書] 固体物理(記事タイトル: 分子性２次元モット絶縁体におけるフィリング制御の新展開) (2016)
  • 著者名/発表者名: 川椙義高、関和弘、須田理行、山本浩史
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: アグネ技術センター
• [備考] 両極性動作する有機モット転移トランジスタを実現
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160805_3/