Ultrasonic investigation of electron-phonon interaction in excitonic insulator transition

Ta2NiSe5では，328 Kで生じる構造相転移の起源として励起子絶縁体転移が議論されている．通常，励起子絶縁体転移は電子相関が主導となりバンドが再構成されるが，Ta2NiSe5においては電子-格子相互作用の寄与も提案されており，その大きさの決定が重要な課題となっている．本研究では，電子-格子相互作用の大きさを決定するため，超音波を用いて構造相転移の弾性ソフトモードを観測し，そのソフトモードの解析から電子-格子相互作用の大きさを見積もることを目的とした．本研究課題の予備実験として，TaをVに置換した試料を用いた超音波実験を遂行した．Vドープ系では，化学圧力の効果によりバンドギャップが変化するため，構造相転移が280 K程度まで低下する．これにより，ソフトモード弾性定数C55のソフト化を観測し，電子-格子相互作用の大きさ2500 Kを決定できた．さらに電子-格子相互作用を検証するため，本研究課題ではTa2NiSe5のソフトモード観測を遂行した．Vドープ系とは異なり構造相転移が328 Kと室温以上で生じるため，ソフトモード観測のためには高温側の超音波実験が必須の課題である．それゆえ，390 Kまでの実験環境の構築を目指した．本課題で整備した高温超音波測定装置を用いてTa2NiSe5の超音波実験を遂行した結果，C55のソフトモード挙動を確認できた．他方，390 Kまでの測定ではソフトモード挙動をとらえきれず，より高温での超音波測定が必要であることが分かった．Ta2NiSe5における電子-格子相互作用を決定するためには，500 K程度までの超音波測定環境を整備しソフトモードを測定することが必要であると考えられ，次年度の課題となっている．

Ta2NiSe5では，328 Kで生じる構造相転移の起源として励起子絶縁体転移が議論されている．通常，励起子絶縁体転移は電子相関が主導となりバンドが再構成されるが，Ta2NiSe5においては電子-格子相互作用の寄与も提案されており，その大きさの決定が重要な課題となっている．本研究では，電子-格子相互作用の大きさを決定するため，超音波を用いて構造相転移の弾性ソフトモードを観測し，そのソフトモードの解析から電子-格子相互作用の大きさを見積もることを目的とした．本研究課題の予備実験として，TaをVに置換した試料を用いた超音波実験を遂行した．Vドープ系では，化学圧力の効果によりバンドギャップが変化するため，構造相転移が280 K程度まで低下する．これにより，ソフトモード弾性定数C55のソフト化を観測し，電子-格子相互作用の大きさ2500 Kを決定できた．さらに電子-格子相互作用を検証するため，本研究課題ではTa2NiSe5のソフトモード観測を遂行した．Vドープ系とは異なり構造相転移が328 Kと室温以上で生じるため，ソフトモード観測のためには高温側の超音波実験が必須の課題である．それゆえ，390 Kまでの実験環境の構築を目指した．本課題で整備した高温超音波測定装置を用いてTa2NiSe5の超音波実験を遂行した結果，C55のソフトモード挙動を確認できた．他方，390 Kまでの測定ではソフトモード挙動をとらえきれず，より高温での超音波測定が必要であることが分かった．Ta2NiSe5における電子-格子相互作用を決定するためには，500 K程度までの超音波測定環境を整備しソフトモードを測定することが必要であると考えられ，次年度の課題となっている．