研究課題
強相関電子状態を記述する有効モデルの構築は物性物理学における重要な課題である。近年、鉄系超伝導体において軌道自由度の重要性が認識され、電子相関と電子軌道との関係に興味が持たれている。そこで本研究では鉄系超伝導体と同様にt2g電子を持つバナジウム酸化物およびルテニウム酸化物などの強相関電子系において軌道秩序を伴うモット転移近傍の電子状態の研究を光電子分光法を用いて行った。ルテニウム酸化物Ca2RuO4は室温でモット絶縁体であるが，電場印加によって金属に転移することが報告され、さらに電場印加状態で低温に冷却すると、巨大な反磁性が発現することが明らかにされている。本研究では電場印加による電子状態変化を明らかにするために、電圧印加状態の光電子分光測定を行ってきた。今年度は電場印加によるモットギャップの減少を詳細に調べ、電流電圧特性から予想されるギャップ値と定量的に一致することを見出した。また、電場印加状態の角度分解光電子分光やX線吸収分光を行うため、液体ヘリウムで冷却可能な電場印加用マニピュレータ作製を進めた。バナジウム酸化物については１次元鎖をもつCa1-xYxV2O4について硬X線光電子分光を行い、電子ドープと共にフェルミ準位付近の状態密度が増加する様子が観測され、電気抵抗率と定性的に一致する結果を得た。さらに角度分解光電子分光を行い、下部ハバードバンドにおいてバンド分散が観測されたが、比較的、電気抵抗率が低い試料においても、フェルミ準位を横切る準粒子バンドは観測されなかった。
2: おおむね順調に進展している
ルテニウム酸化物においては、モットギャップと電流電圧特性の関係などが明らかになるなど、強相関電子系に電場印加した非平衡電子状態の理解が進んでいると言える。バナジウム酸化物においても、強相関電子状態において、バンド分散が観測されるなど、順調に意義のある実験結果を得られている。
ルテニウム酸化物については、電場印加状態の角度分解光電子分光、X線吸収分光を行うため、専用のマニピュレータの準備を進めている。次年度はこれらの測定をSPring-8で行い硬X線光電子分光の結果とあわせて総合的に電場印加電子状態についての研究をまとめる。
電場印加機構による測定を順調に進めるために、同機構の改良を優先させた。そのため、当初予定していた表面処理機構の開発を次年度に行うことにした。
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J. Phys. Soc. Jpn.
巻: 87 ページ: 024708
https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.024708
