| 研究概要 |
本研究では、電子間のクーロン相互作用のために電子が局在したMott絶縁体を母体とした、いわゆる強相関電子系で期待される電子相分離を探索することを目的として、ナノスケールで電子状態を評価するための手法の開発と実際の物質への適用を行った。実験手法には走査型トンネル顕微鏡法/分光法(STM/STS)を用いたが、導電性に乏しい試料への適用を志向し、交流バイアスSTMの開発についても検討した。
電子相分離の傾向は、Mott絶縁体が金属化する境界(Mott転移)近傍で顕著になると考えられる。Mott転移にはフィリング制御型とバンド幅制御型の二種類があるが、本研究では、前者の代表としてCa_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2を、後者の代表としてNi(Se,S)_2を選び、低温(7<5K)でのSTM/STSを行った。その結果、フィリング制御型Mott転移近傍ではナノスケールの電子不均一が生じることを明らかにした。また、組成を系統的に変化させた実験から比較的状態密度の大きな「金属的」部分がドーピングとともに増加することが見出され、金属絶縁体がパーコレーションと関連している可能性を指摘した。一方、バンド幅制御型のMott転移近傍では、電子状態が比較的均一であることを見出した。また、Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2は高温超伝導体の一種であるが、超伝導になる前のいわゆる擬ギャップ相で、電子結晶と言うべき電子状態のチェッカーボード状の変調構造を発見した。
また、交流バイアス走査型トンネル顕微鏡に関しては、その完成には至らなかったものの、セミリジッド同軸ケーブルと組み合わせ可能な高周波対応型STMユニットの試作を行った。
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