The electronic state of the vicinity of Mott boundary in organic superconductors studied by STM/STS

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有機導体kappa-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brの単結晶を電解法で作製した。原料試薬の精製過程を増やすことにより試料の良質化を行った。得られた単結晶試料はX線回折により当該化合物であることを同定したうえで、電気抵抗と磁化率の温度依存性を測定し電子物性を評価した。今年度は、今後の測定を予定している超伝導状態や絶縁体状態との差異を議論する際に不可欠な金属相における電子状態の把握を重点的に行った。作製された単結晶試料に対し室温においてSTM/STS測定を行った。STM測定を行い、10nm角程度の走査範囲によるSTM像では周期的な構造が明確に観測された。スポットの広がりから、向かい合った2つのBEDT-TTFドナーで形成されているダイマーがひとつのスポットとして観測されたと考えられる。また、これらのスポットの配列はkappa型に対応していることが確認された。STS測定により詳細なトンネルスペクトルを得た。微分コンダクタンスはフェルミ順位付近で有限の値であり金属的な電子状態を反映している。またトンネルスペクトルの形は場所によりほとんど変化しないことがわかった。これにより、超伝導状態や絶縁体状態と比較するためのデータの蓄積ができた。比較のために、非ダイマー型の配列を持つalpha-(BEDT-TTF)2KHg(SCN)4をSTM測定した。STM像では、スポットはalpha型にパターンに配列し、それぞれがBEDT-TTFドナー分子ひとつに対応することがわかった。これにより、ダイマーと非ダイマーとではSTM像への反映の仕方が異なることがわかった。また、電子物性の評価法に交流インピーダンス測定も加えることを目指した。新規に導入したLCRメーターによる測定システムを構築し、10Hz~5MHzの帯域での交流インピーダンス測定に対応した。