デバイス構造を用いた強相関物質の多元的パラメータ制御

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03730
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 川椙 義高 東邦大学, 理学部, 講師 (40590964)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 超伝導トランジスタ / モット絶縁体 / 分子性導体

研究成果の概要

本研究では有機強相関物質を用いて電界効果トランジスタデバイスを作製し、ゲート電圧によるドーピングと基板ひずみによる圧力印加で精緻なパラメータ制御を行い、急峻な絶縁体/超伝導転移を観測することに成功した。ドーピング-ひずみ相図上で超伝導相は絶縁体相を取り囲んでいることがわかったが、その領域は電子-正孔ドーピングに対して非対称であり、異方的三角格子の電子-正孔非対称性を反映していると考えられる。

自由記述の分野

物性実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子間のクーロン相互作用が物性を支配する強相関物質では、ドーピングや圧力によるわずかなパラメータ制御で超伝導転移に代表される劇的な電子状態の変化が起こることが知られており、デバイス応用が期待されている。しかし一般的なパラメータ制御は化学的な元素置換や高圧力を用いて行われるため、同一の試料で電子状態を変化させることは容易ではない。本研究では有機強相関物質を用いることで1ボルト程度の電圧、1%程度のひずみで同一試料における超伝導転移を実現してデバイス利用の可能性を示すとともに、三角格子を持つ強相関電子系において超伝導が現れる条件(超伝導相図)を示すことに成功した。