モット転移系有機超伝導体の高圧・高磁場下の電子状態

点击翻译按钮获取中文摘要

分子性導体は,温度・圧力・磁場の外部環境の変化で金属・絶縁体・超伝導などバラエティに富んだ物性変化を示す。その中でET塩を含む化合物は,有機物質中フラーレンに次いで高い超伝導転移温度を持ち,低温・圧力・磁場で様々な相変化を見せる。特に本研究で対象とするκ-(ET)_2Cu[N(CN)_2]X (X=Br,Cl,以下κ-Xと略す)は,温度・圧力・磁場などの外部摂動や冷却速度を変化させることで,磁性相・非磁性相,金属相・非金属相・超伝導相が入り混じった複雑な相変化を示すことから,量子相転移の臨界点に位置すると考えられている。そのような物性の出現のメカニズムを調べるために,圧力や磁場などの外部摂動を加えた状態での電子状態の知見が得られる高磁場・高圧下の赤外分光の方法論を確立し研究を行ってきた。昨年は,完全に重水素置換したκ-Brでの圧力誘起絶縁体・金属転移での電子状態の変化を調べることを目的として,ヘリウムガス圧を使用した光学セルを開発した。重水素化したκ-Br相転移圧力は無機物質等に比べて1桁以上低い(〜数10MPa)ために,通常使われるダイヤモンドアンビルセルによる高圧発生法を用いることはできないため,新規に開発したものである。今年度は,その圧力セルを使って,圧力によるモット転移を電子状態の変化として直接観測することに成功した。また,転移の境界において相分離が起こっていることがわかった。さらに,この相分離の様子を明確にするために赤外イメージングを圧力下で行い,圧力による金属相の広がりを明確にした。一方で,50%重水素置換したκ-Brにおいて磁場による超伝導・絶縁体転移でも磁場下赤外イメージングで新たな知見が得られた。