2022 Fiscal Year Annual Research Report
Unified elucidation of anomalous properties in the Dirac electron system of organic conductors
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15K05166
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 晃人 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80335009)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ディラック電子系 / 有機導体 / 電子間相互作用 / スピン軌道相互作用 / 量子スピンホール状態 / ゼーベック効果 / 電荷秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機ディラック電子系α-(ET)2I3およびα-(BETS)2I3では、電子間相互作用の値のエネルギースケールがバンド幅よりも大きいため、電子相関効果が重要な役割を果たしていると考えられている。これらの系では低温かつ低圧の領域で絶縁体化し、その近傍では特異な輸送現象やスピン揺らぎが観測されている。本研究ではこれらのメカニズムの解明を目的とした研究を行った。
α-(ET)2I3では横ストライプ電荷秩序相転移近傍におけるゼーベック係数の非単調な温度依存性のメカニズムを解明した。理想的な２次元ディラック電子系のゼーベック係数は温度比例するが、α-(ET)2I3では転移温度近傍において鋭いピーク構造と符号反転を示す。本研究ではバンドの電子-正孔非対称性が分子間クーロン相互作用により増強されることを示し、これによりゼーベック係数の非単調な振舞いが説明できることを解明した。
α-(BETS)2I3では絶縁体化機構の正体の解明を目的とした研究を行った。α-(BETS)2I3ではスピン軌道結合による2 meV程度の小さなギャップがディラック点に開いており、明確な相転移も観測されないため、α-(ET)2I3とは異なるメカニズムで絶縁体化していると考えられている。本研究では第１原理計算によりスピン軌道結合や遮蔽効果を考慮したクーロン相互作用を考慮した拡張ハバード模型を構築し、平均場近似で扱った結果、スピン軌道結合による小さなギャップが次近接分子間クーロン相互作用のFock項により低温で増大し、相転移を伴わない絶縁体化が起きることを見い出した。このメカニズムは他のディラック電子系で議論されてきた相互作用誘起の量子スピンホール状態と密接に関係している。
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[Presentation] Analysis of the electronic state of the organic conductor (EDO-TTF-I)2ClO4 on the bases of the first-principles calculation2022
Author(s)
Taiki Kawamura, Kenichiro Hashimoto, Kazuyoshi Yoshimi, Manabu Ishikawa, Yoshiaki Nakano, Akihiro Otsuka, Hideki Yamochi, Rie Haruki, Reiji Kumai, Shin-ichi Adachi, Akito Kobayashi
Organizer
LT29
Int'l Joint Research
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