強磁場と人工構造による低次元有機導体の電子物性制御

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 15073206
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長田 俊人 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00192526)
• 研究分担者: 大道 英二 神戸大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00323634)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• キーワード: 有機導体 / 低次元電子系 / 強磁場 / 半導体超格子 / 角度依存磁気抵抗振動 / Dirac電子系 / 層間コヒーレンス / 磁気貫通系

研究概要

本研究の目的は、強磁場・強電場といった極限環境や人工構造を用いて、有機導体の低次元電子系が示す新たな電子物性を探索・解明することである。本研究では、磁場中電荷密度波と層状伝導体の層間磁気伝導という2つの電子物性の問題を扱った。磁場中電荷密度波については、電荷密度波転移温度が低くエネルギー利得が軌道量子化エネルギーやZeemanエネルギーと競合する場合に発現する複雑な逐次相転移や臨界点の問題を扱った。有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4に関する40T級パルス強磁場実験による相図決定と、磁場誘起スピン密度波転移の標準模型にZeeman効果を加えて拡張した平均場理論で現象を解明した。層状伝導体の磁場中層間伝導については、特に磁場方位依存性の問題を扱った。まず従来の半古典的Fermi面描像を超えて、磁場中層間伝導機構に関するトンネル描像を確立した。これは層間伝導を層間結合強度をパラメータとして摂動展開する方法で、dirty系(incoherent系)からclean系(coherent系)まで系統的かつ量子論的に扱うことが出来る。有機導体を模した各種のGaAs/AlGaAs系半導体多層構造を作製して層間結合を人工的に制御した実験を行うことにより、トンネル描像が予測する種々の角度依存磁気抵抗現象の層間コヒーレンス依存性を確認しその正当性を実証した。また半古典論が無効な量子系である磁気貫通系における磁気抵抗角度効果の振舞いをトンネル描像を用いて理論的に考察し、電荷密度波ギャップによる磁気貫通系である有機導体α-(BEDT-TTF)_2KHg(SCN)_4に関する2軸回転実験でそれらを実証した。さらに多層Dirac電子系における負の層間磁気抵抗をトンネル描像により予測し、負性磁気抵抗が報告されていた有機導体α-(BEDT-TTF)_2 I_3におけるDirac電子系の存在を根拠づけた。

研究成果

• [雑誌論文] Negative Interlayer Magnetoresistance and Zero-Mode Landau Level in Multilayer Dirac Electron Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 77 ページ: 084711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interlayer Magnetoresistance of Quasi-One-Dimensional Layered Organic Conductors. (2007)
  • 著者名/発表者名: W. Kang
  • 雑誌名: Physical Review Letters 99 ページ: 017002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interlayer Surface Transport in Multilayer Quantum Hall Systems under Tilted Magnetic Fields (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Okui
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 21 ページ: 1524-1528
  • 査読あり
• [雑誌論文] 層状低次元導体における磁気抵抗角度効果(II)-高電場下の層間磁気伝導- (2007)
  • 著者名/発表者名: 長田俊人
  • 雑誌名: 固体物理 42 ページ: 157-167
• [雑誌論文] Electric-Field Effect on the Angle-Dependent Magnetotransport Properties of Quasi-One-Dimensional Conductors (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96 ページ: 126601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetotransport and Magnetic-Field-Induced Density Waves in Low-Dimensional Layered Conductors (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75 ページ: 051006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 層状低次元導体における磁気抵抗角度効果(I)-トンネル描像と層間コヒーレンス- (2006)
  • 著者名/発表者名: 長田俊人
  • 雑誌名: 固体物理 41 ページ: 239-249
• [雑誌論文] Magnetotransport Studies under Megagauss Magnetic Fields (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Proc. 10th Int. Conf. Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, Berlin 2004 ページ: 227-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric-Field Effect on the Angle-Dependent Magnetotransport Properties of Quasi-One-Dimensional Conductors (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 雑誌名: Synthetic Metals 155 ページ: 670-673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Effect on Vertical Magnetotransport in Multilayer Systems under Tilted Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 雑誌名: Physica E 22 ページ: 385-388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunneling Picture of Interlayer Magnetotransport in Multilayer Systems (2003)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Physica B 18 ページ: 200-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interlayer Coherency and Angular Dependent Magnetoresistance Oscillations in Quasi-Two-Dimensional Conductors (2003)
  • 著者名/発表者名: M. Kuraguchi
  • 雑誌名: Synthetic Metals 133-134 ページ: 113-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] General Quantum Picture for Magnetoresistance Angular Effects in Quasi-One-Dimensional Conductors (2003)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Synthetic Metals 133-134 ページ: 75-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Interlayer and Interchain Coherence on MagnetoresistanceAngular Effects in Q1D Conductors (2003)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 雑誌名: Synthetic Metals 135-136 ページ: 653-654
  • 査読あり
• [学会発表] Successive Phase Transitions in Charge Density Wave State under High Magnetic Fields (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 学会等名: International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors, and Ferromagnets (ISCOM2005)
  • 発表場所: Key West, USA.
  • 年月日: 20050911-20050916
• [学会発表] Successive Transitions in Charge Density Wave State under High Magnetic Fields (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Conductors (ISMC2005)
  • 発表場所: Hayama, Japan
  • 年月日: 20050717-20050721
• [学会発表] Ultra-High Magnetic Field Transport Measurements of Low-Dimensional Conductors (2004)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 学会等名: International Conference on Application of HighMagnetic Fields in Semiconductor Physics (SemiMag16)
  • 発表場所: Tallahassee, USA
  • 年月日: 20040802-20040806
• [学会発表] Transport Study of Low- Dimensional Conductors under Ultra-High Magnetic Fields (2004)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2004)
  • 発表場所: Woolongong, Australia
  • 年月日: 20040628-20040702
• [学会発表] Ultra-High Magnetic Field Transport in Low-Dimensional Conductors (2003)
  • 著者名/発表者名: T. Osada
  • 学会等名: International Symposium on Crystalline OrganicMetals, Superconductors, and Ferromagnets (ISCOM2003)
  • 発表場所: Port-Bourgenay, France
  • 年月日: 20030922-20030926
• [備考]
  • URL: http://osada.issp.u-tokyo.ac.jp/