超音波を用いた電子-格子相互作用が寄与する励起子絶縁体転移の検証

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K13999
• 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: 東京理科大学
• 研究代表者: 栗原 綾佑 東京理科大学, 創域理工学部先端物理学科, 助教 (00795114)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 超音波 / 励起子絶縁体 / 構造相転移 / ソフトモード / 電子-格子相互作用 / d電子系

研究成果の概要

Ta2NiSe5では，328 Kで生じる構造相転移の起源として励起子絶縁体転移が議論されている．通常，励起子絶縁体転移は電子相関が主導となりバンドが再構成されるが，Ta2NiSe5においては電子-格子相互作用の寄与も提案されており，その大きさの決定が重要な課題となっている．そこで本研究では，超音波を用いてTa2NiSe5およびその元素における置換系構造相転移の弾性ソフトモードを観測し，その解析から電子-格子相互作用の大きさを見積もることを目的とした．その結果，横波弾性定数C55の弾性ソフトモードを決定でき，電子-格子相互作用2500 Kを決定できた．

自由記述の分野

固体の超音波物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

構造相転移は，物質の性質を劇的に変化させる相転移の一種である．例えばBaTiO3では，構造相転移に伴う強誘電性の獲得が生じ，産業応用上重要な物質となっている．また鉄ヒ素超伝導体では，高い転移温度を示す全く新しい超伝導の発現機構に対し構造相転移の寄与が指摘されるなど，新奇な物性の発見に寄り添った相転移の1つといえる．
本研究では，構造相転移を誘起する新奇な電子系の相転移として励起子絶縁体に着目し，その発現機構の理解を目指した．本研究により，構造相転移を引き起こす電子-格子相互作用の寄与とその大きさを実験的に検証でき，また可能な励起子絶縁体転移の機構についてどの電子系が重要となるかを検証できた．