温度可変正・逆光電子分光法によるMO_4O_<11>の金属・半導体転移の研究

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擬2次元物質であるMO_4O_<11>は、低温で電荷密度波による不安定性から金属-半導体転移を示すことが知られている。本研究の目的は、転移温度前後での光電子・逆光電子分光実験を行うことでフェルミレベル近傍の電子状態の変化を実験的に明らかにすることである。我々は、試料(単結晶)作製(気相成長法)を行い、良質の単結晶育成に成功し、この結晶を用いて実験を行った。この物質の光電子、逆光電子分光実験の報告例はこれまでになく、広いエネルギー範囲にわたる電子状態の研究を行い、次の段階として低温でのフェルミレベル近傍の電子状態の研究を行う方針をたてた。実験室光源(X線管、He放電管)と放射光を用いた光電子分光実験を行った。これにより、Mo4d状態とO2p状態の混成とバンド構造に関する知見が得られた。またフェルミレベル近傍の電子状態はMo4d状態が主であり、フェルミレベル下1eV近傍に高い状態密度をもつことがわかった。一方逆光電子分光実験の結果、光電子分光実験に対応する反結合軌道を観測することに成功し、電子状態の全体像を把握することができた。液体窒素温度に冷却した状態での光電子分光実験で、フェルミレベル近傍の電子状態を詳しく測定したが、測定装置の分解能(〜0.2eV)がCDWギャップの大きさに比べ大きいため明確な変化として観測ることはできなかった。この結果を受けて、逆光電子分光実験は現在開発中の高分解能逆光電子分光装置(分解能0.1eV以下)で行うことになり、そのための低温マニピュレータの設計を行った。今回の研究をさらに精密化するために、本学に導入予定の低温高分解能光電子分光装置(分解能5meV)での測定を予定している。