分子性導体における電荷整列現象のラマン分光法による研究

利用拉曼光谱研究分子导体中的电荷排列现象

基本信息

批准号：
01F00080
负责人：
薬師久弥
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

遍歴的な電荷が相転移に伴って局在化して電荷分布の濃淡を形成する現象(電荷整列)が一群の分子導体で発見され注目されている。この現象は遍歴性と局在性の境界領域にある分子導体に普遍的に存在する現象であるとの視点から系統的な研究を進めている。α-(BEDT-TTF)_2I_3の金属・絶縁体転移は1984年に発見され、その後多くの研究が行われてきたが、大きな構造変化を伴わない電子的な相転移としてその起源は長い間謎に包まれていた。1995年に発表された電荷整列模型が大きな手がかりを与え、NMRや精密X線回折などこの理論を裏付ける実験がなされてきたが、決定的な実証に至っていない。この研究では、まず^<13>Cで中央のC=C結合を置換したα-(BEDT-TTF)_2I_3について電荷に敏感な二つの振動モードの帰属を行い、次にα-(BEDT-TTF)_2I_3のラマンスペクトルが低温・高圧力下でどのように変化してゆくかを精密に調べて電荷整列模型を実証した。この実験で得られた主な結論を以下に記す。(1)高温の金属相においても電荷分布の僅かな濃淡が見出されたが、これはバンド模型で説明できる程度である。(2)相転移以下では電荷分布の濃淡が増大すると共に単位格子中の対称心が失われる。そして、局在化した電荷は分子積層方向と垂直な方向に縞状に配列する。(3)電荷が縞状に整列した状態に20Kで圧力を加えると、電荷分布の濃淡が徐々に抑えられ、やがては整列していた電荷の格子(ウィグナー格子)が1.5GPaで急激に融解する。以上の結果は相転移以下でバンド模型が破れることを意味し、電荷の局在化が相転移の本質であるとする電荷整列模型を強く実証している。以上の結果をPhys.Rev.Bを含む国際誌に3報発表中である。

在分子导体群中发现了流动电荷随着相变而局域化并形成电荷分布密度（电荷排列）的现象（电荷排列），并引起了人们的关注。我们从这种现象作为分子导体中普遍存在的、处于流动特性和局域特性边界的现象的角度出发，对这种现象进行了系统的研究。 α-(BEDT-TTF)_2I_3的金属-绝缘体转变于1984年被发现，此后进行了大量的研究，但其作为没有重大结构变化的电子相变的起源长期以来一直是一个谜。 1995年公布的电荷排列模型提供了主要线索，核磁共振和精密X射线衍射等实验也支持了这一理论，但尚未得出明确的证据。在本研究中，我们首先将两种电荷敏感振动模式分配给α-(BEDT-TTF)_2I_3，其中中心C=C键被^<13>C取代，然后)_2I_3我们精确地研究了拉曼光谱如何低温高压下的光谱变化，并演示了电荷排列模型。本实验得到的主要结论如下。 (1) 在高温金属相中也发现了电荷分布的轻微阴影，但这可以通过能带模型来解释。 (2) 在相变以下，电荷分布密度增加，晶胞对称中心丢失。然后，局部电荷在垂直于分子堆叠方向的方向上排列成条状。 (3)当在20K下施加压力至电荷排列成条纹状的状态时，电荷分布的密度逐渐被抑制，最终排列的电荷晶格(维格纳晶格)在1.5GPa下突然熔化。上述结果表明能带模型在相变以下被打破，并有力地支持了电荷排列模型，该模型认为电荷局域化是相变的本质。上述成果目前发表在Phys.Rev.B等3本国际期刊上。