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絶縁体の低温における熱電現象を明らかにすることを目的として、本年度は特に2次元層状構造をもつナローギャップ半導体の黒リンに焦点を当てて研究を行った。この物質は加圧により、1GPa程度の比較的低い圧力で半導体から半金属状態へ電子状態が変化することが知られている。本研究では、黒リンに対する圧力下におけるゼーベック係数測定を行い、半導体の低温における熱電効果を調べるとともに、半導体から金属への状態変化に伴う熱電応答を研究した。その結果、半導体状態ではゼーベック係数が理論予測とは異なる温度のべきに従って減少し、絶対零度では消失することが分かった。また加圧によりゼーベック係数は絶対値は急激に抑制されることが分かった。半導体―半金属転移圧力近傍では、ゼーベック係数が温度に比例して減少する金属的な振る舞いが観測されたが、温度の係数が強相関物質のそれと比肩するほど大きいことを見出した。このように本研究によって、絶縁体・半導体の低温熱電現象の一端を明らかにすることができたが、今後はモット絶縁体など絶縁状態の形成機構がバンド絶縁体とは異なる絶縁体および半導体における低温の熱電効果を明らかにすることで本研究を発展させ、絶縁体における低温の熱電現象の全容解明を行うことが期待される。
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