正孔と電子を同時にドープした強相関電子系NiSの金属-非金属転移に関する研究

同时掺杂空穴和电子的强相关电子体系NiS中金属-非金属转变的研究

• 批准号: 07740310
• 负责人: 的場 正憲
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740310/
• 关键词: 強相関電子系; 金属-非金属転移; 正孔ドープ; 電子ドープ

強相関電子系のNiAs型NiSはT_t=263K以下で電荷移動ギャップが0.1eV程度開くことにより、n型金属からp型非金属へ相転移する。NiSのNiを原子空孔で置換することはホールドープに相当し、Ti、V、Crで置換することは電子ドープに相当する。たとえば、電子ドープ型Ni_<1-x>Cr_xSのT_t以下の非金属相(低温相)の熱電能(S)の符号はx_c=0.015以上で正から負へ反転してしまう。そこで、本研究では、ホールと電子を同時にドープした(Ni_<1-x>Cr_xS)_<1-y>Sを注意深く作成し、Sを系統的に測定することにより、ホールと電子を同時にドープした強相関電子系について以下のような新しい知見を得た。(1)(Ni_<1-x>Cr_x)_<1-y>SのCrの固溶限界x_Lは、y=0のx_L=0.04に比べて、y=0.02ではx_L=0.20、y=0.04ではx_L=0.075であった。(2)y=0.02の試料では、低温相のSの符号はx=0.04までは正のままであるが、x_c=0.05以上で負に反転した。一方、y=0.04の試料では、低温相のSの符号はx_L=0.075においても正のままであり、y=0やy=0.02の試料のように負に反転することはなかった。(3)(Ni_<1-x>Cr_x)_<1-y>Sの低温相の磁化率の温度依存性において、キュリーワイス成分の重なりがみられた。さらに、低温相のSの温度依存性の解析から、y=0.02やy=0.04の試料においても、y=0同様、Crドープによりバリアブルレンジホッピングが起きていることがわかった。以上の結果(1)〜(3)から次のような物理的描像が浮かび上がってくる。yが大きい系ほど低温相のSの符号の反転濃度x_cが大きくなる傾向は、電荷移動ギャップ中のフェルミ準位近傍にアンダーソン局在による不純物準位が形成し始めるのに必要なCr濃度がyが大きいほど大きくなることを示唆している。すなわち、反転濃度x_cまでは、ドープされた電子は、原子空孔を導入することによって生じているpホールを補償しているのである。

For NiAs type NiS with strong correlation electron system, the charge shift is about 0.1eV below T_t=263K, and the phase shift is about n-type metal and p-type nonmetal. NiS and Ni atoms are replaced by holes, Ti, V and Cr atoms are replaced by electrons. The <1-x>sign of pyroelectric energy (S) in the nonmetallic phase (low temperature phase) below T_t of Ni_ Cr_xS is positive, negative and negative, and above x_c=0.015. In this study, we have obtained new insights into the simultaneous detection of electrons and their correlation with each other in the (Ni_<1-x>Cr_xS)_<1-y>S system (1) The solid solution limit of Cr in (Ni_<1-x>Cr_x)_<1-y>S x_L=0.04, y = 0.02, x_L=0.20, y= 0.04, x_L=0.075. (2)y=0.02 for samples with negative and low temperature phases x=0.04 for samples with negative and high temperature phases x =0.05 for samples with negative and high temperature phases The symbol of S in the low temperature phase is x_L=0.075. The symbol of S in the low temperature phase is x_L=0.075. (3) Temperature dependence of susceptibility of (Ni_<1-x>Cr_x)_<1-y>S in low temperature phase. In addition, the temperature dependence of S in the low temperature phase is analyzed. The sample with y =0.02 and y =0.04 has the same characteristics as y=0. The above results (1)~(3) The sign of S in the low temperature phase has a tendency to increase the concentration of Cr in the low temperature phase, and the charge transfer phase has a tendency to increase the concentration of Cr in the low temperature phase. The electron and atom holes are introduced into the reaction mixture and the reaction mixture is compensated.