單結晶分光法による電荷共鳴状態の研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63470009
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田仲 二朗 名古屋大学, 理学部, 教授 (70022514)
• 研究分担者: 田仲 智津子 名古屋大学, 理学部, 助手 (80188309) ; 清水 正昭 名古屋大学, 理学部, 助手 (10154303)
• キーワード: 單結晶分光 / 励起子 / 銅酸化物超伝導体 / 有機電気伝導性結晶 / 電荷共鳴状態

研究概要

銅酸化物超伝導体の單結晶では、ド-ピングによって生じる伝導性キャリヤ-の示す、ドル-デ型の反射率の外に、赤外部に、強いブロ-ドな吸収率が存在することが明らかになった。このことは、反射率を解析して得られる誘電関数の虚数部に対応する光学的伝導度スペクトルのピ-クとして、見出されたものである。この吸収帯の出現メカニズムを明らかにするために、銅酸化物イオンのクラスタ-ついて、分子軌道計算を行い、その結果得られた分子軌道を用いて、銅酸化物平面の、エネルギ-・バンド構造を計算して、実測の光電子スペクトルを、よく説明できる結果を得た。この結果により、赤外部に出現する強い励起子帯の原因は、ド-ピングにより酸化され出きた酸素原子が作る軌道の空準位へ、満ちた軌道から遷移が起ることによる。この結果は、銅酸化物超伝導体の、超伝導がおこるメカニズムを考える上で、重要な示唆を与えるものであり、電荷共鳴状態の内容を明らかにした結果となった。
有機電気伝導性の結晶では、新しい型の電子供与体である、2.7Bis(Methylthio)-1.6-dithiapyrene(MTDTPY)と、2.7Bis(Methylseleno)-1.6-dithiapyrane(MSDTPY)が作るPF_6、AsF_6塩、TCNQ、クロルアニルなどとの錯体について、反射スペクトルの測定を行った。MTDTPY分子の重なる軸方向に、電導性結晶に特有の、強い反射帯が存在することが明らかにされ、これを解析して、この伝導電子が一次元局存在を示していることを明らかにした。この結果は、伝導性有機結晶の電荷共鳴構造の本質を明らかする上で重要な知見である。またシアニン色素などの結晶でも、電荷共鳴状態が、存在することを、明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 田仲二郎,清水正昭,神谷幸司,島田道宏,尾関博之,宮元聰,田仲智津子,鶴見重行: "Optical Spectra of Single Crystals of High Tc Superconductors" Synth.Metals. 29. F597-F602 (1989)
• [文献書誌] 佐野則道、清水正昭,田仲二郎: "Raman Spectra and Phase Transitions of(5-Dimethyl-aminopenta-2.4-dienylidene)$dimethylammonium" J.Raman Spectoscopy. 20. 399-403 (1989)
• [文献書誌] 田仲二郎,清水正昭,田仲智津子,尾関博之,宮元聰,: "Optical Spectra and Electronic Structure of High Tc Oxide Superconductors" Physica C. 162-164. 1117-1118 (1989)
• [文献書誌] 田仲二郎,神谷幸司,田仲智津子: "Electronic Stucture of the CuO_2 Plane of Cuprate Superconductor" Physica C. 161. 451-458 (1989)
• [文献書誌] 田仲二郎: "高温超伝導体の物性:光物性" 応用物理. 58. 719-726 (1989)
• [文献書誌] 河本光司,田仲二郎,小田,村田一郎,中筋一弘: "Crystal and Electronic Stuctures of Radical Salts of 2.7Bis(Methylthio)1.6-Dithiapyrene(MEDTPY)and 2.7Bis(Methylseleno)1.6-Dithiapyrene(MSDTPY)" Bulletin of Chemical Society of Japan.