巨大誘電率をもつ有機半導体の光散乱法を用いた研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550007
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岩佐 義宏 東京大学, 工学部, 助手 (20184864)
• キーワード: 有機電荷移動錯体 / 巨大誘電率 / 電流スイッチング効果 / スピン・パイエルス相 / 荷電ソリトンの運動 / ラマン散乱 / 赤外分光

研究概要

ある種の有機半導体において、中性ーイオン性転移と呼ばれる分子の価数変化を伴う相転移をおこすことが知られている。この種の物質は、分子の価数不安定性が原因となり、電場に対して極めて特異な応答を示す。その例が巨大な誘電応答と電流スイッチング現象である。特に後者は分子素子実現へ向けての礎となる現象であり、十年来非常に注目を集めている。本研究では、これらの現象が1次元分子積層鎖上の積層欠陥(ソリトン)の運動ときわめて密接に関連していることを明らかにした。有機半導体の伝導特性と光物性の研究が、伝導体のそれに比べて著しく立ち遅れている現状の中で、半導性錯体の新機能発現の可能性を示しその基礎的知見の集積を行ななった点でこの研究の意義があっと考えられる。以下、特に電流スイッチング現象について得られた知見をしるす。
(1)多種類の電荷移動錯体において非線形伝導が観測されたが、強い微分負性低抗おそれに伴う電流スイッチング効果は、分子が二量体を組んだ低温相(スピン・パイエルス相と呼んでもよい)において顕著に観測される。
(2)線形な伝導度は低温相に入ると急激に減少するが、スイッチング現象はあたかもその減少分を回復するかのように発現する。
(3)スイッチングのオン状態の微視的な情報を得るため、ラマン散乱、赤外分光、光院導などの光プロ-ブを用いて実験を行なった。研究費は主に、ラマン散乱測定用装置の購入に使用された。この結果、低温相のスイッチオン状態では、スピンパイエルス秩序が一部こわれていることが明らかになった。
以上の知見から錯体のスイッチング状態は多量のソリトンが流れている状態であり、ここではあたかもスピンパイエルス秩序が一部破壊されているように見えることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Iwasa,T.Koda,Y.Tokura,A.Kobayashi,N.Iwasawa,and G.Saito.: "“Temperatureーinduced neutralーionic transition in tetramethylbenzidineーtetracyanoquinodimethane (TMBーTCNQ)"" Phys.Rev.B. 42. 2374-2377 (1990)
• [文献書誌] Y.Iwasa,N.Watanabe,T.Koda,S.Koshihara,Y.Tokura,N.Iwasawa,and G.Saito.: "“Nonlinear soliton transport in charge transfer compounds."" Synth.Metals.
• [文献書誌] Y.Iwasa,I.Soga,T.Koda,Y.Tokura,and G.Saito.: "“Neutralーionic transition in TTFーchloranil and TMBーTCNQ."" Synth.Metals.
• [文献書誌] 岩佐 義宏,国府田 隆夫: "“有機電荷移動錯体におけるソリトン・ダイナミクス"" 固体物理.
• [文献書誌] 国府田 隆夫,岩佐 義宏: "“有機錯体結晶の相転移と非線形伝導"" 応用物理.
• [文献書誌] N.Watanabe,Y.Iwasa,and T.Koda: "“Current switching effect and charge soliton dynamics in SpinーPeierls system RbーTCNQ.""
• [文献書誌] Y.Iwasa,N.Watanabe,T.Koda,S.Koshihara,Y.Tokura,N.Iwasawa,and G.Saito.: "the Physics and Chemistry of Organic Superconductors" Springer Verlag Berlin,Heidelberg,