λ型有機導体のMott境界近傍の電子状態と磁場誘起絶縁体金属転移の解明

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本計画はλ型有機導体で発現するMott境界近傍の新奇電子状態の探索、磁場誘起Mott転移の解明を目的としている。初年度はMott境界近傍の温度圧力相図、温度磁場相図を確立することに注力した。λ-(BETS)2GaBrxCl4-x(0.65≦x≦0.8)の試料に対して電気抵抗測定を行い、0.65≦x≦0.7の間でMott境界が存在することを見出した。さらにこれらの試料に対して東大物性研究所、強磁場施設のパルス磁場を用いて55T付近までの磁気抵抗測定を行った。その結果、全ての試料において大きな負の磁気抵抗が観測された。さらに20Ｋ付近以下では、ある磁場強度からヒステリシスを伴う磁気抵抗の急激な減少を観測した。この結果は、磁場により基底状態が一次相転移を伴って絶縁体から金属に変化したことを示しており、磁場誘起Mott転移であると考えられる。また、Mott転移を誘起するのに必要な磁場はxが増加すると大きくなった。これは温度圧力相図上でのMott境界からの距離に対応している。x=0.65の試料では低温で磁場印加に伴い、基底状態が超伝導、絶縁体、金属と変化する連続転移の観測に成功した。これらの結果について熱力学的な考察を行い、絶縁相に比べて金属相の方が磁化率が大きいことが強磁場中で金属状態が安定化される起源であることを示した。さらに同じBr含有量試料に対して超音波測定から音速の相対変化の温度依存性を調べたところ、Mott境界に近づくにつれて鋭い発散的な異常が観測されることを見出した。この結果は理論から予想される結果とよく一致しており、dimer-Mott絶縁体におけるクロスオーバー領域から臨界終点に向かう電子状態の変化をとらえていると解釈できる。