電子機能物質における自己組織化の解明と応用

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16GS0219
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 加藤 礼三 独立行政法人理化学研究所, 加藤分子物性研究室, 主任研究員 (80169531)
• 研究分担者: 古崎 昭 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 主任研究員 (10238678) ; 塚越 一仁 独立行政法人理化学研究所, 河野低温物理研究室, 先任研究員 (50322665) ; 辛 埴 国立大学法人東京大学, 物性研究所, 教授 (00162785) ; 高木 英典 国立大学法人東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40187935) ; 桃井 勉 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 先任研究員 (80292499)
• キーワード: 電子機能物質 / 自己組織化 / 分子性導体 / 遷移金属酸化物 / 強相関電子系 / 光電子分光 / 電荷密度波 / フラストレーション

研究概要

光学伝導度測定から、分子性導体中の絡み合う電子のコヒーレンス(準粒子状態形成)の発達過程のエネルギー階層を明らかにした。同様の測定から幾何学的フラストレーションが強く支配する無機酸化物LiV_2O_4の重い電子状態形成が同じ物理で理解できることを示し、コヒーレンスの物理の普遍性を確立した。また、層状Ru酸化物の表面において系の臨界性を反映した、電子の自己組織化を発見した。
電荷密度波を生じる有機および無機物質について、超高分解能光電子分光を行い、電荷密度波についての知見を得た。TTF-TCNQ、K_<0.3>MoO_3では2次元的なフェルミ面が低温で1次元的になること、ZrTe_3においては1次元的なフェルミ面と3次元的なフェルミ面との共存を明らかにした。
有機エレクトロニクスの伝導特性の基礎となる界面効果の評価と特性制御を行った。有機トランジスタにおいて電極と有機薄界面や基板表面と有機薄膜界面の状態によって電界効果移動度が大きく依存することを見出し、ナノスケールの分子薄膜を導入することによって制御への可能性を見出した。一方、シリコン基板上で化学反応や電気分解を直接行い、電極と基板に密着した微小サイズの分子性導体単結晶を作製する手法を開発した。
カーボンナノチューブ等で実現する一次元電子系の電気伝導に対する磁場効果を、電子間斥力による繰り込みを考慮して理論解析した。また、フラストレーションをもつ強相関電子系における電荷・スピン・軌道・格子の自由度の競合と協調の効果を理論的に調べた。特に、強磁性揺らぎの強い系において、強磁性がフラストレーションにより壊された時に実現する量子スピン液体状態が、スピンのネマティック状態であることを明らかにした。さらに、フラストレーションの強い模型である2次元チェッカーボード格子上の反強磁性体について、その基底状態相図を決定した。

研究成果

• [雑誌論文] Nematic order in square lattice frustrated ferromagnets (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Shannon, T.Momoi, P.Sindzingre
  • 雑誌名: Phys. Rev.Lett. 96・2 ページ: 027213(4)
• [雑誌論文] Phase-change magnetic memory effect in cation-deficient iron sulfide Fe_<1-x>S (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Takenaka, H.Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 88/1 ページ: 012512(3)
• [雑誌論文] Shubnikov-de Haas Effect and Angular-dependent Magnetoresistance in New Layered Organic Conductors ET_3Cl(DFBIB) and ET_3Br(pBIB) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yasuzuka, S.Uji, H.M.Yamamoto, J-I.Yamaura, C.Terakura, T.Terashima, T.Yakabe, Y.Terai, R.Maeda, R.Kato
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn 74 ページ: 679-685
• [雑誌論文] Effect of Hydrostatic Pressure on Molecular Conductors, Pd(dmit)_2 Salts (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishii, M.Tamura, R.Kato, M.Hedo, Y.Uwatoko, N.Mori
  • 雑誌名: Synth.Met. 152 ページ: 389-392
• [雑誌論文] Novel phase transition in Et_2Me_2Pb〔Pd(dmit)_2〕_2 at 70 K : A possible mechanism based on strong dimerization of two-level molecules (2005)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Tamura, Akiko Tajima, Reizo Kato
  • 雑誌名: Synth.Met. 152 ページ: 397-400
• [雑誌論文] Pressure Effect on Fermi Surface in β"-(ET)(TCNQ)" (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Yasuzuka, S.Uji, K.Enomoto, T.Konoike, M.Nishimura, T.Terashima, D.Graf, E.S.Choi, J.S.Brooks, H.M.Yamamoto, R.Kato
  • 雑誌名: Synth.Met. 152 ページ: 437-440
• [雑誌論文] Fermi Surface Study of β"-(BEDT-TTF)(TCNQ) by Magnetooptical Measurements (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Kimata, Y.Oshima, K.Koyama, H.Ohta, M.Motokawa, H.M.Yamamoto, R.Kato
  • 雑誌名: Synth.Met. 153 ページ: 369-372
• [雑誌論文] Control of the electronic state in a series of Pd(dmit)_2 salts, a strongly correlated electron system with a quasi-triangular lattice structure (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Kato, A.Tajima, A.Nakao, N.Tajima, N.Tamura, J.Yamaura
  • 雑誌名: Synth.Met. 153 ページ: 397-400
• [雑誌論文] Electronic Properties of a New Layered Organic Conductor, (BEDT-TTF)_3Br(pBIB) (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Takahashi, S.Suzuki, K.Hiraki, H.M.Yamamoto, R.Kato
  • 雑誌名: Synth.Met. 153 ページ: 401-404
• [雑誌論文] Structures and electrical conductivities of cation radical salts based on unsymmetrical 〔Au(III)(C-N) (S-S)〕 type dithiolate complexes (2005)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kubo, Akiko Nakao, Yasuyuki Ishii, Reizo Kato, Gen-etsu Matsubayashi
  • 雑誌名: Synth.Met. 153 ページ: 425-428
• [雑誌論文] Alignment-Free Top-Contact Formation for Organic Thin Film (2005)
  • 著者名/発表者名: I..Yagi, K.Shigeto, K.Tsukagoshi, Y.Aoyagi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (Express Letter) 44 ページ: L479-L481
• [雑誌論文] Pentacene transistor encapsulated by poly-para-xylylene behaving as gate dielectric insulator and passivation film (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Tsukahoshi, I.Yagi, K.Shigeto, K.Yamagisawa, J.Tanabe, Y.Aoyagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 87 ページ: 183502
• [雑誌論文] Hall effect of quasi-hole gas in organic single-crystal transistors (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Takeya, K.Tsukagoshi, Y.Aoyagi, T.Takenobu, Y.Iwasa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (Express Letter) 44 ページ: L1393-L1396
• [雑誌論文] Control of Carrier Density by a Solution Method in Carbon-Nanotube Devices (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Takenobu, T.Kanbara, N.Akima, T.Takahashi, M.Shiraishi, K.Tsukagoshi, H.Kataura, Y.Aoyagi, Y.Iwasa
  • 雑誌名: Advanced Materials 17 ページ: 2430-2434
• [雑誌論文] ナノカーボン材料伝導研究のための架橋型ナノ電極作製と応用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 塚越一仁, 重藤訓志, A.Kasumov, 川村稔, 青柳克信, 小林知洋, 仙波健吾, 兒玉健, 西川浩之, 池本勲, 菊地耕一他
  • 雑誌名: 日本顕微鏡学会誌「顕微鏡」 40 ページ: 96-99
• [雑誌論文] Photoemission Spectroscopic Evidence of Gap Anisotropy in an f-Electron (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kiss, F.Kanetaka, T.Yokoya, T.Shimojima, K.Kanai, S.Shin, Y.Onuki, T.Tohashi, C.Zhang, C.T.Chen, S.Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94 ページ: 57001-57004
• [雑誌論文] Determination of Electron Escape Depth in Ultrathin Silicon Oxide (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Nohira, H.Okamoto, K.Azuma, Y.Nakata, E.Ikenaga, Y.Takata, S.Shin, T.Hattori
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 86 ページ: 81911-81913
• [雑誌論文] Iron Nanoparticles in Amorphous SiO_2 : X-ray Emission and Absorption Spectra (2005)
  • 著者名/発表者名: E.Z.Kurmaev, D.A.Zatsepin, S.O.Cholakh, B.Schmidt, Y.Harada, T.Tokushima, H.Osawa, S.Shin, T.Takeuchi
  • 雑誌名: Physics of the Solid State 47 ページ: 754-757
• [雑誌論文] Spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets on anisotropic triangular lattice,〔Pd(dmit)_2〕salts -- How do they release frustration? (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Tamura, R.Kato
  • 雑誌名: Polyhedron 24 ページ: 2817-2820
• [雑誌論文] Structural Study of Low Temperature Charge-Separated Phases of Pd(dmit)_2-Based Molecular Conductors (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Nakao, R.Kato
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 2754-2763
• [雑誌論文] Direct Formation of Micro-/Nanocrystalline 2,5-Dimethyl-N, N'-dicyanoquinonediimine Complexes of SiO_2/Si Substrates and Multiprobe Measurement of Conduction Properties (2005)
  • 著者名/発表者名: H.M.Yamamoto, H.Ito, K.Shigeto, K.Tsukagoshi, R.Kato
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 128 ページ: 700-701
• [雑誌論文] Renormalization of impurity scattering in one-dimensional interacting electron systems in magnetic field (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Hikihara, A.Furusaki, K.A.Matveev
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72・3 ページ: 035301(10)
• [雑誌論文] Anisotropic pyrochlores and the global phase diagram of the checkerboard antiferromagnet (2005)
  • 著者名/発表者名: O.A.Starykh, A.Furusaki, L.Balents
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72・9 ページ: 094416(17)
• [雑誌論文] Theory of successive transitions in vanadium spinels and order of orbitals and spins (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Motome, H.Tsunetsugu
  • 雑誌名: Prog.Theor.Phys.Suppl. 160 ページ: 203-232
• [雑誌論文] Modification of the electric conduction at the pentacne/SiO_2 interface by surface termination of SiO_2 (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Yagi, K.Tsukagoshi, Y.Aoyagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 86 ページ: 103501
• [雑誌論文] Hard-X-ray Photoelectron Spectroscopy of Na_xCoO_2・yH_2O (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Chainani, T.Yokoya, Y.Takata, K.Tamasaku, M.Taguchi, T.Shimojima, N.Kanakura, K.Horiba, S.Tsuda, S.Shin
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 547 ページ: 163-168
• [雑誌論文] Carbon-substitution Dependent Multiple Superconducting Gap of MgB2 : A Sub-meV Resolution Photoemission Study (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Tsuda, T.Yokoya, T.Kiss, T.Shimojima, S.Shin, T.Togashi, S.Watanabe, C.Zhang, C.T.Chen, S.Lee
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 064527-064531
• [雑誌論文] Temperature-dependent Eu 3d-4f X-ray Absorption and Resonant Photoemission Study of the Valence Transition in EuNi_2(Si_<0.2>Ge_<0.8>)_2 (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, K.Horiba, M.Taguchi, M.Matsunami, N.Kamakura, A.Chainani, Y.Takata, K.Miura, M.Shiga, H.Wada
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 161101(R)-161104(R)
• [雑誌論文] Ion Irradiation Induced Reduction of Fe~<3+> to Fe~<2+> and Fe~0 in Triethoxysilane Films (2005)
  • 著者名/発表者名: R.G.Wilks, E.Z.Kurmaev, J.C.Pivin, A.Hunt, M.V.Yablonskikh, D.A.Zatsepin, A.Moewes, S.Shin, P.Palade, G.Principi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 17 ページ: 7023-7028
• [雑誌論文] Evidence for Suppressed Screening on the Surface of High Temperature La_<2-x> Sr_xCuO_4 and Nd_<2-x>Ce_xCuo_4 Superconductors (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Taguchi, A.Chainani, K.Horiba, Y.Takata, M.Yabashi, K.Tamasaku, Y.Nishino, D.Miwa, T.Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95 ページ: 177002-177005
• [雑誌論文] Electronic Structure of Protonic Conductor SrZr_<0.90>M_<0.10>O_3(M=Y~<3+>,SC~<3+>) Probed by Soft-X-ray Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Higuchi T.Tsukamoto, H.Matsumoto, T.Shimura, K.Yashiro, T.Kawada, J.Mizusaki, S.Shin, T.Hattori
  • 雑誌名: Solid State Ionics 176 ページ: 2435-2438
• [雑誌論文] Temperature-Dependent Luttinger Surfaces (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ito, A.Chainani, T.Haruna, K.Kanai, T.Yokoya, S.Shin, R.Kato
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95 ページ: 246402-246405
• [雑誌論文] Electronic Structure in Valence Band of Nd-Substituted Bi_4Ti_3O_<12> Single Crystal Probed by Soft-X-Ray Emission Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Higuchi, Y.Noguchi, T.Goto, M.Miyayama, S.Shin, K.Kaneda, T.Hattori, T.Tsukamoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: L1491-L1493
• [雑誌論文] Role of Charge-density-wave Fluctuations on the Spectral Function in a Metallic Charge-density-wave System (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yokoya, T.Kiss, A.Chainani, S.shin, K.Yamaya
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 140504-140507
• [雑誌論文] Direct Observation of a Neutral Mn Acceptor in Ga_<1-x>Mn_xAs by Resonant x-ray Emission Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishiwata, T.Takeuchi, R.Eguchi, M.Watanabe, Y.Harada, K.Kanai, A.Chinani, M.Taguchi, S.Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 121202(R)-121205(R)
• [雑誌論文] Bulk Screening in Core-level Photoemission from Mott-Hubbard and Charge-transfer Systems (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Taguchi, A.Chainani, N.Kamakura, K.Horiba, Y.Takata, M.Yabashi, K.Tamasaku, Y.Nishino, D.Miwa
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 155102-155106
• [雑誌論文] Contribution of Electronic Structure to Thermoelectric Power in (Bi,PB)_2(Sr,La)_2CuO_<6+δ> (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kondo, T.Takeuchi, U.Mizutani, T.YOkoya, S.Tsuda, S.Shin
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 024533-024541
• [雑誌論文] Role of Ag Doping in Ba_8Si_<46> Compounds (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Kamakura, T.Nakano, Y.Ikemoto, N.Usuda, H.Fukuoka, S.Yamanaka, S.Shin, K.Kobaysahi
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 014511-014516
• [雑誌論文] Laser-excited Ultrahigh-resolution Photoemission Spectroscopy of Na_xCoO_2/yH_2O : Evidence for Pseudogap Formation (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Shimojima, T.YOkoya, T.Kiss, A.Chainani, S.Shin, T.Togashi, S.Watanabe, C.Zhang, C.T.Chen
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 020505R-020508R
• [雑誌論文] Intermolecular Interaction by Apical Oxygen in Titanyl Phthalocyanine (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, T.Tokushima, Y.Takata, N.Kamakura, T.Takeuchi, K.Kobayashi, Y.Shirota, S.Shin
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: L1147-L1149
• [雑誌論文] Angle-resolved Photoemission Study of K_<0.3>MoO_3 : Direct Observation of Temperature-dependent Fermi Surface across the Peierls Transition (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ando, T.Yokoya, K.Ishizaka, S.Tsuda, T.Kiss, S.Shin, T.Eguchi, M.Hohara, H.Takagi
  • 雑誌名: Journal of Phycsics : Condensed Matter 17 ページ: 4935-4940
• [雑誌論文] Photocarrier-injected Electronic Structure of VO_2/TiO_2 : Nb (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Eguchi, S.Shin, A.Fukushima, T.Kiss, T.Shimojima, Y.Muraoka, Z.Hiroi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 87 ページ: 211912-211914
• [雑誌論文] Electronic Structure of Proton Conducting SrCeO_3-SrZrO_3 Thin Films (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Higuchi, T.Tsukamoto, N.Sata, S.Yamaguchi, S.Shin, T.Hattori
  • 雑誌名: Solid State Ionics 176 ページ: 2963-2966
• [雑誌論文] Electronic structure of proton conducting BaCe_<0.90>Y_<0.10>O_<3-δ> (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Higuchi, T.Tsukamoto, H.Matsumoto, T.Shimura, K.Yashiro, T.Kawada, J.Mizusaki, S.Shin, T.Hattori
  • 雑誌名: Solid State Ionics 176 ページ: 2967-2970
• [雑誌論文] Spectroscopic evidence for the low-temperature charge-separated state of [Pd(dmit)_2] salts (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Tamura, K.Takenaka, H.Takagi, S.Sugai, A.Tajima, R.Kato
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 411/1-3 ページ: 133-137
• [雑誌論文] Magnetic-field induced transition to the 1/2 magnetization plateau state in the geometrically frustrated magnet CdCr_2O_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ueda, H.Aruga Katori, H.Mitamura, T.Goto, H.Takagi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94/4 ページ: 047202(4)
• [雑誌論文] Collapse of Coherent Quasiparticle States in θ-(BEDT-TTF)_2I_3 Observed by Optical Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Takenaka, M.Tamura, N.Tajima, H.Takagi, J.Nohara, S.Sugai
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95/22 ページ: 227801(4)
• [雑誌論文] Giant negative thermal expansion in Ge-doped antiperovskite manganese nitrides (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Takenaka, H.Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 87/26 ページ: 261902(3)
• [産業財産権] 薄膜トランジスタおよびその製造方法 (2005)
  • 発明者名: 塚越一仁, 菅原孝宜, 重藤訓志, 青柳克信
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2005-248571
  • 出願年月日: 2005-08-30
• [産業財産権] 有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法 (2005)
  • 発明者名: 重藤訓志, 八木巌, 塚越一仁, 青柳克信
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2005-252256
  • 出願年月日: 2005-08-31
• [産業財産権] 微細パターン形性方法
  • 発明者名: 沖仲元毅, 塚越一仁, 青柳克信
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2005-249447
  • 出願年月日: 出願:20050830