電子相関と乱れによる低エネルギー励起構造の実験的決定

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本研究では電子相関と乱れが共存する系において１粒子励起スペクトルの直接観測を行い、電子相関と乱れが引き起こす特徴的な電子状態を明らかにすることを目的としている。研究計画に基づき、本年度は特に次の研究成果を得た。(1)金属絶縁体転移近傍でホッピング伝導を示すRu酸化物Ca2-xSrxRuO4について角度分解光電子分光（ARPES）と硬Ｘ線光電子分光（HAXPES）を行い、Sr置換依存性からバルク絶縁体上に表面金属状態が実現していることを明らかにした。さらにこの表面状態では明瞭なkink構造が観測され、電子格子相互作用が強くなっていることがわかった。この成果の一部は学術論文として国際誌に出版し、国際会議で発表した。(2)励起子絶縁体Ta2NiSe5の類似物質であるTa2PdSe6においてもARPES研究を進めた。Ta2PdSe6は非常に低い抵抗率と高いゼーベック係数を持つ非常に特徴的な半金属物質である。詳細なフェルミ面と明瞭なバンド分散を観測し成功し、半金属的な電子状態が実現していることを明らかにした。また、同価数元素置換を施した混晶系においてもARPESを行い、この物質の特徴的な輸送現象と１粒子励起スペクトルとの比較を行った。本結果は日本物理学会で発表した。(3)透明半導体In2O3はSn置換および遷移金属置換による不純物効果が期待される。そこでHAXPES及び共鳴軟X線光電子分光研究を進めた。また、層状籠状物質BaIr2Ge7は特徴的な電気抵抗率の温度依存性を示す物質であり、その振る舞いはフォノンによる温度効果と乱れによる飽和抵抗によって考察されてきた。この物質のARPESとHAXPESを行い、特にスペクトル関数の温度依存性から乱れではなく籠状構造に由来する非調和フォノンモードの電気抵抗への影響を明らかにした。この研究は学術論文として国際誌に出版した。