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2018 年度 実績報告書

強相関絶縁層が挿入された新型層状有機超伝導体における新奇な電子状態の探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K05436
研究機関東京工業大学

研究代表者

川本 正  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60323789)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード超伝導 / 結晶構造 / 電荷秩序 / モット絶縁体
研究実績の概要

有機超伝導体kappa-alpha'1-(BEDT-TTF)2Cu(CF3)4(TCE)は伝導層間にアニオン層・電荷秩序層・アニオン層が挿入された構造を有するTc = 9.4 Kの物質である。一方、強相関絶縁層であるalpha'層を含まないkappaL-(BEDT-TTF)2Cu(CF3)4(TCE)はTc = 4 K程度の超伝導体であり、アニオン層には結晶学的に乱れた構造を有する。角度依存性磁気抵抗の測定により、kappaL相には磁気抵抗のバックグラウンド反転が見られることや、伝導層平行近傍の磁気抵抗ピークが観測されないことから、この物質は層間相互作用が極めて小さいインコヒーレント層間伝導であることを明らかにした。また、量子振動の測定によりシリンダー状のフェルミ面をもつことを明らかにした。一方、電荷秩序層を包含するCu(CF3)4塩においても量子振動が観測され、フェルミ面の断面積から伝導層のバンド充填率は実効的1/2であり、低Tc相と同じであることを明らかにした。さらに、高Tc層で観測されるサイクロトロン質量は低Tc層のそれよりも大きいことは、強相関絶縁層の影響によると考えられる。
また、ダイマーモット絶縁体kappa-(BEDT-TTF)2TaF6では、ドナー分子のダイマー間の2面角が103.8 degと超伝導を示すkappa-(BEDT-TTF)2Xの90 degとは大きく異なるため、ダイマーモデルにおけるトランスファー積分の比がt'/t=1.76と1次元鎖よりの値となる。t'/tが1から大きくずれているにも関わらず、スピン磁化率はあたかも2次元三角格子モデルにおいてJ = 110 Kのように振る舞う。さらに磁気トルク測定の結果1.6 Kにおいても常磁性体であることが明らかになった。さらなる低温での測定が必要であるが、この物質がスピン液体の候補であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Argonne National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Argonne National Laboratory
  • [雑誌論文] A new dimer Mott insulator: kappa-(BEDT-TTF)2TaF62018

    • 著者名/発表者名
      川本正、倉田浩平、森健彦
    • 雑誌名

      J. Physical. Soc. Jpn.

      巻: 87 ページ: 083703-1-4

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.083703

    • 査読あり
  • [学会発表] 有機超伝導体(EtDTET)(TCNQ)の超伝導転移と構造2019

    • 著者名/発表者名
      川本正、他
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] ダイマーモット絶縁体kappa-(BEDT-TTF)2TaF6の磁気トルク2018

    • 著者名/発表者名
      川本正、他
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] A new dimer Mott insulator kappa-(BEDT-TTF)2TaF62018

    • 著者名/発表者名
      川本正、他
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Conductivity and Magnetism in Molecular Materials
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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