課題番号 ：S-16-MS-1082
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：pi-d相互作用を有する有機超伝導体におけるスピン状態の観測
Program Title (English) ：Study for spin state in the organic superconductor with pi-d interactions
利用者名（日本語） ：井原慶彦1)、福岡脩平1)
Username (English) ：Y. Ihara1), S. Fukuoka1)
所属名（日本語） ：1) 北海道大学大学院理学研究院
Affiliation (English) ：1) Faculty of Science、Hokkaido University

１．概要（Summary ）
伝導層と絶縁層が交互に積層した層状構造を持つ有機超伝導体において、絶縁層に局在スピンを導入した場合、局在(d )スピン‐伝導()電子間の相互作用効果により磁場中で超伝導が発現する磁場誘起超伝導状態が実現する可能性が指摘されている（論文(1)）。磁場誘起超伝導状態実現の可能性を検証するためには-d相互作用の大きさ、及び符号を微視的観点から観測することが求められる。そこで、本研究では微視的相互作用を直接観測可能なESR分光法を用いて有機超伝導体”-(BEDT-TTF)4[(H3O)Fe(C2O4)3]·C6H5Br単結晶についてスピン相関を調べた。

２．実験（Experimental）
X-band ESR分光器Bruke E500を使用して室温から3.6 KまでのESRスペクトル測定を行った。特に、最低温度では単結晶試料を回転させ、ESRスペクトルの磁場印加方向依存性を測定した。その後、磁場方向を伝導面と平行に調整し、室温までの温度依存性の測定を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
図1に最低温度(3.6 K）におけるESRスペクトルの磁場印加角度依存性を示す。0度が伝導面と並行方向、90度が垂直方向（c方向）に対応している。スペクトルは磁場印加方向に依存しており、特に伝導面と垂直方向では複数のピークが観測されている。この結果はゼロ磁場分裂の異方的効果も考慮する必要があることを示しているため、異方性を考慮した角度依存性の解析が現在進行中である。また、高温ではg ~ 2付近に電子に起因するシャープな信号の成長が観測されており、-d相互作用によりスピンが弱く結合していることが確認された。

４．その他・特記事項（Others）
ESR測定は機器センターの伊木志成子氏、藤原基靖氏の協力により行った。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Y. Ihara, Y. Futami, A. Kawamoto, K. Matsui, T. Goto, T. Sasaki, S. Benmansour and C. J. Gomes-Garcia, Physical Review B 94 (2016) 064504.
(2) 井原慶彦、二見洋輔, 河本充司、S. Benmansour, C. G. Gomez-Garcia, 日本物理学2016年秋季大会、平成28年9月15日

６．関連特許（Patent）
なし