ギガヘルツ超音波による強相関低次元電子状態の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640345
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松井 広志 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30275292)
• 研究分担者: 豊田 直樹 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50124607)
• キーワード: 超音波 / マイクロ波 / ギガヘルツ超音波 / 有機伝導体 / 強相関電子系 / 超音波吸収 / ドハース効果

研究概要

ギガヘルツ超音波の発振を目指し、まず多数のリエントラント型空胴共振器を設計、製作した。その結果、共振周波数を約5GHzにもつ無酸素銅製の共振器を2個試作することに成功した。2個の共振器のQ値は約2,000であるが、両方の共振周波数を一致させるには、十ミクロンオーダーの精度で調整する必要があった。共振器のサイズと磁気双極子放射を行うループアンテナの位置を調整するに当たっては、自家製のマイクロ波システムを用いたが、相当の試行錯誤が要求された。また、共振器間で超音波を励起するために、LiNbO_3の角構を自作した。パルスマイクロ波は、特注のPINスイッチをTTL駆動することにより得る。セミリジッド同軸ラインと共振器を通過して戻ってくるパルスマイクロ波の強度は、入射波に比べて-50〜-70dB程度減衰するため、受信側では30dBのプリアンプで利得を稼いでから検波する。計測器部のダイナミックレンジは、少なくとも80dBは確保できている。したがって、数mW程度の低入力パワーで、十分ギガヘルツ超音波測定が可能であり、極低温実験への応用も期待できる。目下、試料を付けない状態で、LiNbO_3中を伝搬するギガヘルツ超音波のエコーシグナルが、、弱いながら観測することに成功している。トランスデューサの間に試料を挟んで、強相関電子系を形成する有機物、或いは酸化物等のギガヘルツ超音波吸収測定を行う準備がほぼ整いつつある。次年度は、より感度を上げる工夫とともに、実際に吸収測定を精力的に行う。また、現在、実験できる最低温度が2K程度なので、^3Heクライオスタット用のインサートも試作する。
従来の超音波装置を用いて、100MHzでSr_2RuO_4の2次元フェルミ面について、吸収ドハース効果の角度変化を測定することに成功した。金属の吸収ドハースはこれまで報告がなく、角度変化も初めての観測例である今後さらに実験を積み重ね、吸収ドハースから新たな知見を見出したい。

研究成果

• [文献書誌] H.Matsui, et al.: "Anomalous Dielectric Response in the π-d Correlated Metallic State of λ-(BEDT-TSF)_2FeCl_4"J. Phys. Soc. Jpn.. 70・9. 2501-2504 (2001)
• [文献書誌] H.Matsui, et al.: "Reply to the Comment by Kitano and Maeda"J. Phys. Soc. Jpn.. 71・2. 668-669 (2002)
• [文献書誌] H.Matsui, et al.: "Dielectric Response in the Metallic States of λ-(BEDT-TSF)_2FeCl_4"Synth. Metal. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] S.Endo, et al.: "Anomalous Splitting of ^1H-NMR Spectra in the Metallic States in λ-(BEDT-TSF)_2FeCl_4"Synth. Metal. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] S.Endo, et al.: "Anomalous Splitting of ^1H-NMR Spectra in λ-(BEDT-TSF)_2FeCl_4"J. Phys. Soc. Jpn.. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] H.Tsuchiya, et al.: "Microwave Response in the Antiferromagnetic Insulating states of λ-(BEDT-TSF)_2FeCl_4"Synth. Metal. (印刷中). (2002)