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2022 年度 研究成果報告書

モット絶縁体への表面ドーパント吸着による新規強相関電子状態の開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 21K13872
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学

研究代表者

堀尾 眞史  東京大学, 物性研究所, 助教 (80897025)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードモット転移 / 光電子分光 / 強相関電子系 / 表面吸着 / キャリアドープ
研究成果の概要

本研究では、モット絶縁体へのドーパント表面吸着による新奇モット転移の探索に取り組んだ。特に、アルカリ金属やC60をモット絶縁体Ca2RuO4に吸着させてその表面電子状態を光電子分光で観測することで、バルクへのキャリアドープでは到達できない金属状態が実現することを見出した。さらに、元素置換によるキャリアドープが不可能もしくはその効果が不明な強相関物質一般に対して同手法の対象を拡げて研究を展開した。その結果、Ca3Ru2O7における金属―半金属転移を抑制して新たな金属状態に到達した他、銅酸化物高温超伝導体(Pr,La,Ce)2CuO4における反強磁性相関が電子濃度に直接的な相関を持つことを示した。

自由記述の分野

強相関電子系

研究成果の学術的意義や社会的意義

固体にキャリアをドープする方法として、結晶中の元素の一部を価数の異なる元素で置換するという手法が広く用いられてきたが、イオン半径の違いにより元素置換が施せず、キャリアをドープできないような場合が多く存在した。本研究では、自由度の高い固体表面を土台にすることで、元素置換に依らない原子・分子表面吸着によりキャリアドープを実現し、それを表面敏感な光電子分光を用いて直接観測することで、固体内部では実現できないような新たな強相関金属状態を見出した。

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公開日: 2024-01-30  

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