課題番号 ：S-20-MS-0006
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：有機電荷移動錯体の圧力下・フィリング制御下での電子相転移の探索と機構解明
Program Title (English) ：Electronic phase transitions of organic charge transfer salts under pressure and band-filling control
利用者名（日本語） ：伊東　裕1), 田中文也1)
Username (English) ：H. Ito1), F. Tanaka1)
所属名（日本語） ：1) 名古屋大学大学院工学研究科応用物理学専攻
Affiliation (English) ：1) Department of Applied Physics, Nagoya University

１．概要（Summary ）
κ型BEDT-TTF（ET）塩等の電荷移動錯体の示す金属絶縁体転移・超伝導転移について、山本教授との共同研究により、低温領域までの電気抵抗・磁気抵抗測定により、超伝導転移を探索するとともに、磁気抵抗から電子状態の変化を解明する。この測定を常圧・圧力下だけでなく、イオン液体を用いて平滑な薄片試料表面に形成した図１のような電気二重層トランジスタによる電荷注入により、圧力・フィリング同時制御による超伝導探索と電子相転移のメカニズムを解明することを目指している。
２．実験（Experimental）
本年度は、昨年度にひきつづき、単分子磁石イオンCo(pdms)2を含むBEDO-TTF(BO)塩における抵抗上昇の起源について磁気抵抗による詳しい測定を行った。また、分子研山本研究室の設備を用いた電気化学合成法によりα-(ET)2I3の薄片試料を作製し、電気二重層トランジスタを用いた電荷注入下および、図２のように基板の湾曲により与えた歪効果による金属絶縁体転移の制御を試みた。
３．結果と考察（Results and Discussion）
希釈冷凍機による測定で低温領域での抵抗上昇を示した、単分子磁石イオンCo(pdms)2 とBOからなる２種類の塩(BO)3[Co(pdms)2](MeCN)(H2O)2 (以下BO3) および(BO)4[Co(pdms)2]•3H2O (以下BO4) について、磁気抵抗を測定した。BO3では負の磁気抵抗が２次元面に垂直な磁場下で現れ、２次元面に平行な磁場下では現れなかったため、抵抗上昇は単分子磁石とπ電子とのd-π相互作用ではなく２次元弱局在効果の現れとして理解できた。これに対し、BO4では両方向とも負の磁気抵抗を示し、d-π相互作用を示唆する結果を得た。
　α-(ET)2I3は、常圧135 K以下で電荷秩序を示し、金属から絶縁体に転移する。この電荷秩序転移について、電気二重層トランジスタによるゲート電圧印加下で測定を行った。昨年度、正のゲート電圧を印加した場合に電気抵抗の温度依存性が低温側にシフトし、電荷秩序相への転移温度が低下して金属的な領域が広がることが分かった。これをプラスチック(PEN)基板上で測定すると、プラスチックの熱収縮効果により、より低温まで金属的な伝導が得られることがわかった。
　今年度は、単結晶を張り付けたPEN基板を湾曲させることによって加えた歪効果も測定した。その結果、低温まで電荷秩序転移が抑えられ、金属的な挙動に変化することがわかった。

図１.電気二重層トラン　図２. 基板の湾曲により
ジスタ　　　　　　　　　試料に与える歪

４．その他・特記事項（Others）
なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
Y. Shen, H. Ito, et al., “Simultaneous Manifestations of Metallic Conductivity and Single-Molecule Magnetism in a Layered Molecule-based Compound”, Chem. Sci., 11, (2020) 11154.
６．関連特許（Patent）
なし