電子相関と乱れによる低エネルギー励起構造の実験的決定

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K13882
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 大槻 太毅 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (80780957)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 強相関電子系 / アンダーソン局在 / 光電子分光 / １粒子スペクトル関数 / 遷移金属

研究成果の概要

本研究では電子相関と乱れが共存する系における１粒子励起スペクトルを光電子分光法により直接観測し、電子相関と乱れに起因する特徴的な電子構造の解明に取り組んだ。特に、ルテニウム酸化物や半導体物質における不純物効果を電子状態の観点から調査した。特徴的な電気伝導性を示すルテニウム酸化物においては角度分解光電子分光によるバンド構造の観測に成功し、表面とバルクの両面から電子状態を決定した。さらに半導体物質においては不純物添加により形成される局在準位を決定し、電気伝導に与える影響について議論した。また、研究の中で半導体物質の表面において極低密度電子状態が実現していることを発見した。

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

現実の物質では電子相関と乱れの効果が共存している。しかし、両者が顕著に異なる性質を示すことから取り扱いが困難であり、特に強相関電子系においてはほとんど理解が進んでいない。本研究では、多体電子相関と乱れの効果が共存する系において電子状態の直接観測から１粒子励起スペクトルを決定した。強相関電子系における我々の研究成果は、強相関電子系における不純物伝導の理解を深化させ、理論研究との更なる相乗効果をもたらすと考えられる。さらに不純物添加した半導体のフェルミ準位近傍の電子状態の決定は、熱電材料の性能向上や不純物添加による強磁性などの機能性の付与など更なる展開も期待される。