研究課題/領域番号 |
17J02240
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研究機関 | 京都大学 |
研究代表者 |
柴田 大輔 京都大学, 人間・環境学研究科, 特別研究員(DC2)
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研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2019-03-31
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キーワード | ルテニウム酸化物 / 光電子分光 / 金属絶縁体転移 |
研究実績の概要 |
ルテニウム酸化物Ca2RuO4は電場によっても金属絶縁体転移を起こすことが報告されている。この時、必要な電場はモットギャップより遥かに小さく、乾電池程度の電圧でも金属絶縁体転移を起こす。このように非常に弱い電場で誘起される金属絶縁体転移では、電子状態がどのように変化するのか非常に興味深い。さらに、電場印加したCa2RuO4は低温においてグラファイトを上回る巨大な反磁性を示すことが最近わかってきた。その大きな反磁性の起源としては、バンド分散が円錐状になるディラックコーンの存在が予測されている。 本研究ではCa2RuO4の電子状態を観測し、電場下における金属絶縁体転移の統一的な理解、巨大反磁性の起源、および非線形伝導の機構解明を目的としており、物質の電子状態を直接観測できる数少ない実験方法である光電子分光を電場印加環境下で行った。入射する光として硬X線を選び、バルク敏感な測定を行うと電場の有無によって同じ絶縁体相の中でも光電子スペクトルが変化し、電場によって金属化が進んでいることが確認できた。この変化は室温および200 Kにおいても観測され、低温のほうがより顕著にスペクトルが変化することがわかった。また、電場をかけた際に発生するジュール熱の影響を排するためにかける電場のパルス化にも挑戦し、同様に変化することを確かめた。これらの変化は純粋に電場によるものであり、電子状態が電場によって変化したことを意味している。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2017年度は当初の計画通りに電場印加機構を作製し、硬X線光電子分光を行った結果、モットギャップのサイズが電場により小さくなることがわかり、新しい知見が得られた。この他、パルス電場による実験や、電場下での角度分解光電子分光および位置分解光電子分光など、新しい実験を試み、次年度につながる実験結果を得ている。また、電場下のX線吸収分光についても準備も進めており、新たな実験技術開発に取り組んでいる。
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今後の研究の推進方策 |
今後の課題は反磁性の起源を探るためにさらに低温での実験、特にバンドの情報も含めた変化を検出できる角度分解光電子分光が必要であると考えられる。また、非占有側の電子情報を得るために電場印加環境でのXASも行う予定である。
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