2016 Fiscal Year Research-status Report
強相関絶縁層が挿入された新型層状有機超伝導体における新奇な電子状態の探索
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16K05436
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川本 正 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60323789)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | モット絶縁体 / 強相関電子系 / 反強磁性 / 電荷秩序 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モット絶縁体は銅酸化物高温超伝導体の母物質であることから、研究対象として重要な位置づけがなされている。有機伝導体においては分子が井桁上に配列したkappa型とよばれる構造をもつ物質がモット絶縁体であると考えられている。しかしダイマーを1サイトと見なすダイマーモット絶縁体であり、近年ダイマー内での電荷の不均化と考えられるような実験結果が報告されていることから、単純なモット絶縁体ではない性質を示している。本研究ではダイマー構造を有さない真性モット絶縁体beta-(BEDT-TTF)TaF6の基底状態を明らかにするための実験を行った。低温での磁気トルクの測定において、0.9 T付近でスピンフロップ転移が確認された。この物質の基底状態はネール温度10 Kの反強磁性絶縁体であることが確定できた。また、低温でのX線回折において超格子反射が確認されないことから、構造は室温と同じであると考えられ、ダイマー構造を有さないユニフォームスタック構造が保たれていることになる。ただし、熱収縮の異方性から室温での疑似正方格子から比べるとかなり歪んだ四角格子へと変形していることが、低温構造に基づいたトランスファー積分の計算から明らかになった。
delta-(BEDT-TTF)2TaF6の2種類の多形(単斜晶と斜方晶)が室温近傍で電荷秩序転移を示し、スピンシングレット状態になることを明らかにした。低温での超格子反射を取り入れた構造解析から、電荷がほぼ+1の分子と0の分子がそれぞれダイマーを形成していることが示された。また、単斜晶と斜方晶を区別するとdelta-(BEDT-TTF)2MF6 (M = P, As, Sb, Ta)の電荷秩序転移温度は陰イオン体積が大きいほど高くなることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多形が複数確認されている物質であり、マイナーな相である真性モット絶縁体beta-(BEDT-TTF)TaF6の基底状態を実験から解明できたことは重要な成果である。また、メジャーな相であるdelta型2:1塩の実験結果から、単斜晶と斜方晶を区別すると電荷秩序の転移温度が陰イオン体積が大きいほど高くなることを解明した。これは1984年から相関が見られないとされてきたことを覆す結果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
真性モット絶縁体beta-(BEDT-TTF)TaF6の電気抵抗の圧力依存性を測定し、モット転移を観測することを目指す。また、その圧力近傍で低温にて超伝導が発現するか否かを明らかにする。これは、単純なモット絶縁体がオンサイトクーロン反発Uとトランスファー積分tの比U/tを変化させていくことで超伝導になりうるか否かを示す重要な実験である。
ダイマーモット絶縁層が挿入された有機超伝導体(EtDTET)(TCNQ)の超伝導特性やフェルミ面の決定を狙った実験を行っていく予定である。ドナー分子とアクセプター分子が組合わさった物質であるため、電荷移動量を精密に決定するには閉じたフェルミ面が量子振動で観測されることが重要である。磁気抵抗の測定から上部臨界磁場を見積もり、超伝導の次元生を明らかにする。また、磁気抵抗の角度依存性から電荷の層間移動がコヒーレント(バンド伝導)かインコヒーレント(トンネル伝導)かを明らかにすることも目標としている。強相関絶縁層(電荷秩序層)が挿入された構造をもつ有機超伝導体kappa-alpha-prime-(BEDT-TTF)2M(CF3)4(TCE) (M = Ag, Cu)の角度依存性磁気抵抗もこの観点から興味深い物質であるので、同様の実験を行っていく。
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Research Products
(8 results)
