電荷-格子結合系有機強誘電体における新奇熱電効果の開拓

本研究課題は、有機強誘電体を舞台に発現する新奇な熱電効果の開拓を目指すものである。初年度は、中性-イオン性（NI）転移を示す有機強誘電体TTF-CAにおいてトポロジカル励起に由来する熱電効果の観測を目指し、TTF-CAの圧力下におけるゼーベック係数を測定した。低圧に位置する中性領域では、ゼーベック係数の符号は正となり、温度低下に対して絶対値が増大する振る舞いを示した。NI転移温度においてゼーベック係数はキンクを示し、転移温度以下ではその符号が正から負へと転じた。圧力を印加しNIクロスオーバー領域に達すると、室温付近においてもゼーベック係数の符号が正から負へと切り変わり、更なる高圧のイオン性相においては、室温以下の全温度域でゼーベック係数が負となり、温度低下に伴い絶対値が増大する振る舞いを示した。イオン性強誘電相におけるゼーベック係数の温度依存性は、従来の半導体描像で期待される表式で良く説明することができ、これは強誘電相におけるキャリアがポーラロンであることに矛盾しない結果と言える。一方でトポロジカル励起が熱的に励起される高温の常誘電相においては、ゼーベック係数の温度依存性は半導体描像では説明できない振る舞いを示しており、トポロジカル励起に起因する熱電効果の特徴を捉えている可能性が期待される。また電気抵抗を同時に測定することでパワーファクターの評価も行った結果、圧力下強誘電転移付近において、パワーファクターが極大値を示すことが明らかとなった。これは強誘電相から常誘電相へと転移する際に、ポーラロンがスピンソリトン-荷電ソリトン対に解離することに起因すると推察される。

本研究課題は、有機強誘電体を舞台に発現する新奇な熱電効果の開拓を目指すものである。初年度は、中性-イオン性（NI）転移を示す有機強誘電体TTF-CAにおいてトポロジカル励起に由来する熱電効果の観測を目指し、TTF-CAの圧力下におけるゼーベック係数を測定した。低圧に位置する中性領域では、ゼーベック係数の符号は正となり、温度低下に対して絶対値が増大する振る舞いを示した。NI転移温度においてゼーベック係数はキンクを示し、転移温度以下ではその符号が正から負へと転じた。圧力を印加しNIクロスオーバー領域に達すると、室温付近においてもゼーベック係数の符号が正から負へと切り変わり、更なる高圧のイオン性相においては、室温以下の全温度域でゼーベック係数が負となり、温度低下に伴い絶対値が増大する振る舞いを示した。イオン性強誘電相におけるゼーベック係数の温度依存性は、従来の半導体描像で期待される表式で良く説明することができ、これは強誘電相におけるキャリアがポーラロンであることに矛盾しない結果と言える。一方でトポロジカル励起が熱的に励起される高温の常誘電相においては、ゼーベック係数の温度依存性は半導体描像では説明できない振る舞いを示しており、トポロジカル励起に起因する熱電効果の特徴を捉えている可能性が期待される。また電気抵抗を同時に測定することでパワーファクターの評価も行った結果、圧力下強誘電転移付近において、パワーファクターが極大値を示すことが明らかとなった。これは強誘電相から常誘電相へと転移する際に、ポーラロンがスピンソリトン-荷電ソリトン対に解離することに起因すると推察される。