配列ナノ空間物質の伝導:熱伝導・電気伝導・超伝導

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
• 研究課題/領域番号: 19051001
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷垣 勝己 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60305612)
• 研究分担者: 豊田 直樹 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50124607) ; 松井 広志 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30275292)
• キーワード: ナノ物質 / クラスレート / フラーレン / ボロンクラスタ / アルミノケイ酸クラスタ / 超伝導 / 磁性

研究概要

本特定領域研究では、配列ナノ空間を有する物質群の伝導・磁気物性を研究している。H21年度では、H20年度に確立したIV族元素であるSi,Geを構成要素として形成されるナノ配列空間構造物質の単結晶育成法を用いて、キャリヤ濃度を幅広く変化させた試料を対象として、キャリヤに依存する物性とフォノンに依存する物性を独立に評価する研究を遂行した。対象物質は、p,n両方のキャリヤを制御したBa_8Ga_<16>Ge_<30>ならびにSr_8Ga_<16>Ge_<30>系n型単結晶である。広いエネルギー領域の比熱を非調和振動ポテンシャルモデルと調和振動ポテンシャルモデルを用いて解析して、その結果、電子およびホールキャリヤに依存する電子比熱項であるゾンマーフェルトγ項と非調和振動ポテンシャル間のトンネリング運動に起因するα項を分離して求める事に成功した。その結果、n型Ba_8Ga_<16>Ge_<30>に比較してn型Sr_8Ga_<16>Ge_<30>ではα項の値が非常に大きい事が明確になった。この理由は、Sr_8Ga_<16>Ge_<30>では基本的に籠構造は内包原子の中心振動を与える調和振動ポテンシャルを形成する籠構造と非中心振動を与える非調和振動ポテンシャルを形成する籠構造の2種類の籠構造が存在することが、H20年度の軟X線光電子分光の研究から知られているが、非調和振動を与える籠構造においてGaとGeの原子配置に乱雑性が存在するために、ガラスと同様に無秩序性が存在する事に起因する事によるものと解釈される。このような現象は、III-III-IV族と数種類の構成元素を有するクラスレートで普遍的に観測される現象であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] A structural study of the hole-doped superconductors Pr1-xSrxFeAsO (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Ju, Z.Li, G.Mu, H-H Wen, K.Sato, M.Watahiki, G.Li, K.Tanigaki
  • 雑誌名: New J.Physics 11 ページ: 083003_1-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft x-ray photoelectron spectroscopy study of type-I clathrates (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Tang, Zhaofei Li, Jing Ju, Ryotaro Kumashiro, Marcos A.Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake, FangZhun Guo, Keisuke Kobayashi, Koji Akai, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Sci.Technol.Adv.Mater. 9 ページ: 044207-044211
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<73>Ge and ^<135/137>Ba--NMR Studies of Clathrate Superconductor Ba_<24> Ge_<100> (2009)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Kanetake, Atsushi Harada, Hidekazu Mukuda, Yoshio Kitaoka, Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Kohei M.Itoh, Eugene E.Haller
  • 雑誌名: J.Phys.Soc., Jpn. 78 ページ: 104710_1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] p-and n-Type Ba8Ga16Ge30 studied by X-ray photoelectron spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Jing Ju, Zhaofei Li, Marcos A.Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake, Fangzhun Guo, Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 472 ページ: 62-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational Sub-level of Ortho-Hydrogen Molecule Encapsulated in Isotropic C_<60> Fullerene Cages (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu Kohama, Takeshi Rachi, Ju Jing, Zhaofei Li, Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Satoru Izumisawa, Hitoshi Kawaji, Tooru Atake, Hiroshi Sawa, Yasujiro Murata, Koichi Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 013001-013004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of interface modifications on carrier mobilities in rubrene single crystal ambipolar field-effect transistor (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Ryo Nouchi, Naoya Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 124912_1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light emitting ambipolar field-effect transistors of 2,5-bis(4-biphenyl)bithiophene single crystals with anisotropic carrier mobilities (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Zhaofei Li, Ryo Nouchi, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 95 ページ: 103306_1-3
  • 査読あり
• [学会発表] Phonons and electronic states in compounds with regulated nanospaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: The 4^<th> Hiroshima Workshop on Sustainable Materials Science
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 20091113-20091115
• [学会発表] Nanomaterials and Their Applications to Field Effect Transistors with Two Dimensional Electronic States (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, R.Kumashiro, Susumu Ikeda, Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: AURE International conference
  • 発表場所: POSCO International Center, POSTECH, Korea
  • 年月日: 20091111-20091113
• [学会発表] Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity USB-RIEC Joint meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20091022-20091023
• [学会発表] Fermi-level pinning/depinning at metal-graphene interfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nouchi, Tatsuya Saito, Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 10^<th> Anniversary of the European Conference on Molecular Electronics, ECME2009
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 20090909-20090912
• [学会発表] Superconductivity in Silicon and Germanium Polyhedra (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki, Kazumi Sato, Jing Ju, Zhaofei Li, Jun Tang, Takeshi Rachi, Alfonso San Miguel
  • 学会等名: 9^<th> International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090907-20090912
• [学会発表] Interplay between electrons and phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity(Plenary) (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 15^<th> International Conference on Intercalation Compounds
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20090510-20090515
• [備考] ホームページ
  • URL: http://sspns.phys.tohoku.ac.jp/