Manipulation of strongly correlated electrons at high quality interfaces via ionic gating method

通过离子门控方法在高质量界面处操纵强相关电子

• 批准号: 17F17041
• 负责人: 前里 光彦
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-07-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17041/
• 关键词: 有機伝導体; トランジスタ; 強相関電子系; 電界効果トランジスタ

近年、イオンゲートなどを用いた電界効果トランジスタの研究が進み、半導体界面に高濃度のキャリア注入を行うことが可能になってきた。そこで、本研究では、非常に良質な表面あるいは界面を作りやすい有機半導体などの分子性結晶や薄膜を用いて、高濃度キャリアドープを行うことにより、強相関電子系の電子物性制御を行う。低温でスピン密度波相となる強相関π電子系と局在ｄ電子スピンが共存する擬1次元π-ｄ複合体や3次元Dirac電子系候補物質などを対象として、有機単結晶薄膜の作成と相制御を試みた。電解セルを用いて有機伝導体の単結晶薄膜試料を作成し、それをSiO2薄膜で覆われたSi基板、もしくはその表面上にAuの微小電極を作成した基板上に貼り付けて電界効果トランジスタを作成した。擬1次元系(DIETSe)2MCl4[M=Fe,Ga]塩の場合、細長い形状の結晶が得られ、微小電極上にのせることも出来たが、3次元Dirac電子系候補物質(BEDT-TTF)Ag4(CN)5の場合にはゴロっとした微結晶が出来、電解合成では薄い結晶は得られなかった。Si基板上に貼り付けたDIETSe塩の電気伝導度の温度依存性の測定を行ったところ、バルク試料とはかなり異なった振る舞いを示した。Si基板と試料の熱収縮率に大きな違いがあることが原因と考えられる。2Kで100Vまでゲート電圧を印加したが、顕著な変化は観測されなかった。また、ダイヤモンド構造をもち3次元Dirac電子系候補物質であるモット絶縁体(BEDT-TTF)Ag4(CN)5の高圧力による強相関電子系の電子物性制御にも取り組んだ。キュービックアンビルを用いて14GPaまでの超高圧下での伝導度測定に成功し、伝導度が著しく増加することを見出した。ダイヤモンドアンビルを用いた分光測定を行い、高圧下での電子状態について知見を得た。

近年来，使用离子门等对现场效应晶体管的研究已经发展，这使得在半导体界面处高浓度的载体成为可能。因此，在这项研究中，使用分子晶体和薄膜（例如有机半导体）进行高浓缩载体掺杂，这些薄膜易于创建非常高质量的表面或接口，从而控制了强相关的电子系统的电子性质。我们试图创建有机的单晶薄膜和相位控制，以伪1维π-D络合物为目标，其中强相关的π电子系统在低温和局部的D-Electron旋转和3D DIRAC电子候选材料上具有旋转密度波相。使用电解池制备有机导体的单晶薄膜样品，然后将膜连接到覆盖有SIO2薄膜的Si基板上，或在其表面制备Au微电极的底物上，以创建田间效应晶体管。在伪1维系统（Dietse）2MCl4 [M = Fe，Ga，Ga，Ga]盐中，可以获得细长的晶体，可以将它们放置在微电极上，但在3D Dirac Electon的候选材料（BEDTTTF）AG4（CN）AG4（CN）AG4（CN）的情况下，没有形成了粗制的晶体和薄晶体。当测量粘贴在Si底物上的Dietse盐的电导率的温度依赖性被测量时，该行为与大量样品的行为显着不同。人们认为这是由于Si基板和样品的热收缩率差异很大。在2K时将栅极电压应用于100V，但未观察到显着变化。由于Mott绝缘子（BEDT-TTF）AG4（CN）5，钻石结构和3D Dirac Electron的候选材料，我们还致力于控制密切相关的电子系统的电子特性。在最高14 GPA的超高压力下，电导率测量成功，发现电导率显着增加。使用钻石砧进行光谱测量，以在高压下获得有关电子状态的知识。

项目成果

Spin Liquids and Superconductivity based on BEDT-TTF

基于BEDT-TTF的自旋液体和超导

• 发表时间: 2018
• 作者: M. Maesato;S. Tomeno;Y. Kimura;Y. Yoshida;G. Saito;H. Kitagawa
• 通讯作者: H. Kitagawa

High pressure transport study of the Molecular Dirac Semimetal Candidate (ET)Ag4(CN)5

狄拉克半金属候选分子 (ET)Ag4(CN)5 的高压输运研究

• 发表时间: 2018
• 作者: Andhika Kiswandhi;Mitsuhiko Maesato;Shinya Tomeno;Yukihiro Yoshida;Yasuhiro Shimizu;Gunzi Saito;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa