電場印加光電子分光による強相関電子系の非平衡状態の解明

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強相関電子系の電気伝導には、非線形伝導や電気抵抗スイッチング現象、電荷密度波の並進運動など、古典的な輸送現象の枠組みを超えた新奇な現象が数多く観測されている。しかし、それらの機構は明らかになっていない。その中で、ルテニウム酸化物は小さい臨界電場で絶縁体-金属転移を示し、直流電場による物性を示し注目を集めてきた。本研究課題では、強相関電子状態に電流を流した非平衡電子状態の知見を深めることを目的として、電場印加下の電子状態を光電子分光により観測し、新奇な伝導現象の解明を試みる。非線形伝導の特徴を持つ強相関電子系について光電子分光による電子状態の観測を行った。金属絶縁体転移を起こすCa2-xSrxRuO4に観測された表面金属相については、硬X線光電子分光を用いて、電子状態の角度依存性の詳細な測定を行い、表面金属相の特徴について知見を得た。また、角度分解光電子分光で測定された表面金属状態の準粒子構造については、自己エネルギーのモデル解析を行い、2つの格子振動のモードと結合していることを明らかにした。この結果について、論文にまとめ、Journal of the Physical Society of Japanより出版した。新奇な電子-格子相互作用を持つ物質として、籠状構造を持つBaIr2Ge7の角度分解光電子分光を行い、準粒子構造の詳細な温度依存性を調べた。非調和振動と結合した準粒子構造を先行研究によって提唱された理論モデルで解析を行い、スペクトル幅の温度変化と電気抵抗率の温度変化が定性的に一致することを見出した。この結果は、籠状物質などの物質系で観測されている、上に凸の電気抵抗率の温度依存性の特徴が、非調和格子振動と電子の相互作用でもたらされることを示している。以上の結果について、論文にまとめ、Physical Review Bより出版した。