ドープされた有機三角格子モット絶縁体の圧力下電子物性

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、ドープされた有機三角格子モット絶縁体r(ET)4Hg2.89Br8の圧力下電子状態の研究を行った。表題物質は高い圧縮率を有するため、静水圧下ではバンド幅を、一軸圧下では格子の形状とバンド幅を有効に制御することができる。このような特徴を生かして、バンド幅や格子の形状の制御下におけるドープされたモット絶縁体の電子状態を理解することを、本研究の目的とした。第1年度の研究では、乱れを導入しない結晶軸の決定方法を確立し、デムナムオイルを用いた加圧手法により静水圧と一軸圧を組み合わせて印加することに成功した。第2年度は、第1年度に引き続き、デムナムオイルを用いた加圧下の電気抵抗測定を行った。まずは、表題物質の2次元伝導面内の加圧方向によって伝導挙動が劇的に変化することを明らかにした。次に、加圧中の温度を変化させることで、圧力媒体の固化圧を制御した。固化圧より低圧では静水圧が印加され、固化圧以上では一軸圧が印加される。したがって、加圧中に冷却することにより固化圧を下げると、より低圧から一軸圧が印加され、静水圧成分が減少する。このような手法を用いた測定から、静水圧成分を減少させると表題物質の絶縁性が増すということを明らかにした。以上の実験結果をバンド幅や格子の形状という観点から議論を行うために、圧力下の結晶構造を予測し、拡張ヒュッケル法に基づいたバンド計算を行った。計算結果と実験結果を比較から、より四角格子に近くバンド幅が狭い領域で、絶縁的な電気抵抗の振る舞いが観測されていることが示された。ドープされたモット絶縁体に関連する実験は数多く行われてきたが、主にドープ量制御下での実験であった。本研究で行ったバンド幅や格子の形状の制御は、ドープされたモット絶縁体の電子状態を新たな切り口から理解することに繋がった。以上の研究成果を、博士論文にまとめ博士号を取得した。また、下記の3件の学会発表も行った。