研究課題
ペロフスカイト型AIrO3(A=Ca,Sr)は対称性で保障されたトポロジカルなディラック型バンド分散を持ち、モット転移近傍に位置する強相関ディラック半金属として知られている。ディラック電子の特長の一つは有効質量が小さく、比較的小さい磁場でランダウレベルが形成される点である。ディラック電子系の電子相関効果は以前から重要な課題であると認識されてきたが、モット転移が生じるような強相関領域でディラック電子の特長を実験的に捉えられる物質はほとんど知られていなかった。本年度はペロフスカイト型イリジウム酸化物CaIrO3の多結晶において光学伝導度スペクトルを測定し、強相関ディラック電子の電荷ダイナミクスを調べた。光学伝導度スペクトルはディラック電子によるバンド間遷移やドルーデ応答を示すことを見出した。特に40meV付近にバンド間励起に重畳する形で吸収構造が低温で見られることが分かった。損失関数スペクトルで見られるプラズマ共鳴と光学フォノンとの結合をもとにディラック電子がLOフォノンと相互作用することでラージポーラロン状態を形成している可能性があることを見出した。またRhドープによるキャリア濃度依存性も明らかにし、ラージポーラロンの形成を支持する結果を得た。このような性質は通常のディラック半金属では見られず、電子相関効果によってプラズマ振動数が小さくなった強相関ディラック系に特徴的な性質であると考えられる。また磁気ワイル半金属相を示すパイロクロア型R2Ir2O7(R=希土類イオン)において、希土類イオンの4fモーメントとIr5d電子の相互作用によってワイル点に由来する異常ホール効果が生じる事を見出した。
2: おおむね順調に進展している
これまで輸送特性評価を中心とした研究を展開してきたが、昨年度からダイナミクスの観点からの物性探索にも着手した。低エネルギーでのダイナミクスの評価に必要な遠赤外から紫外領域に渡る光学測定系が順調に立ち上がり、光学伝導度スペクトルの温度変化を系統的に調べる事が可能となった。ディラック電子のポーラロン状態は当初予期しなかった結果であり、学術的な観点からは興味深い結果を得る事ができたと考えている。
本年度は赤外分光によって強相関ディラック電子の特長を調べてきたが、今後はラマン散乱などでバンド選択的にディラック電子の励起構造を調べ、通常電子との性質の違いを明らかにすることを検討する。また、単結晶において強磁場中の輸送特性を調べ、ディラック電子の秩序化などの集団現象の検出を探る。
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