低次元電子物性研究室

磁場誘起スピン密度波相におけるアニオン秩序化による超格子構造の役割

有機導体(TMTSF)₂ClO₄は、一方向にのみ高い電気伝導度を示す電荷移動錯体である。 正四面体構造をもつClO₄－アニオンは結晶中では二つの安定な配向をもち、低温で配向秩序転移をおこす[1]。 この温度を anion ordering (AO)温度(T_AO)と呼ぶ。 TMTSF分子のメチル基の水素が重水素に置換された(TMTSF)₂ClO₄ではT_AO＝27Kである。 T_AO付近を徐冷すると低温で超伝導相が現れるが、c*軸方向に磁場をかけると電子系の一次元性が増加し、 擬一次元的フェルミ面のネスティングを反映し、図１に示すように量子化されたホール抵抗 ρ_xy ＝ h/(2Ne²) (N ＝ ...5,3,1,0) を伴うスピン密度波(SDW)相に逐次相転移をする[2]。 このような磁場の印加により生じるSDWを磁場誘起SDW（FISDW）と呼ぶ。 (TMTSF)₂ClO₄はT_AO付近を通過する冷却速度を変えることによって基底状態が大きく変化する[3,4]。

図1[2]

　図２は重水素に置換された(TMTSF)₂ClO₄の磁気抵抗の冷却速度依存性である[4]。 徐冷相では見えないが中間的な冷却速度では22～27Tにおいて抵抗の急激な増加を伴ったN=1からN=0への相転移が現れ、 冷却速度を上げるに従って転移磁場は減少していく。 このように(TMTSF)₂ClO₄のFISDW相図はT_AOを通過する冷却速度に大きく依存する。 これまで徐冷相では9T付近から30T付近までN=1の単一相であると考えられてきたが、 図２を見ると14～21Tの磁気抵抗に大きなヒステリシスがあり何らかの相転移がN=1の相内に示唆される。

図2

　これまで徐冷相では9T付近から30T付近まで量子数がN=1の単一相であると考えられてきた[2]が、 最近の実験結果より、17Tより高磁場側のホール抵抗が冷却速度によらずほぼ一定である相と冷却速度の増大にと もなってホール抵抗が大きく減少しホール抵抗が量子化されない低磁場側の相に分かれていることがわかってきた[4,5]。
参考文献
[1] T. Ishiguro, K. Yamaji, and G. Saito, Organic Superconductors II　 (Springer- Verlag, Berlin, 1998).
[2] S. K. McKernan, S. T. Hannahs, U. M. Scheven, G. M. Danner, and P. M. Chaikin, Phys. Rev. Lett. 75, 1630 (1995)
[3] N. Matsunaga, A. Briggs, A. Ishikawa, K. Nomura, S. Takasaki, J. Yamada, S. Nakatsuji, H. Anzai Physical Review B, Vol.62, P.8611-8614 (2000)
[4] N. Matsunaga, A. Ayari, P. Monceau, A. Ishikawa, K. Nomura, M. Watanabe, J. Yamada, S. Nakatsuji Physical Review B Vol.66, 024425 (2002)
[5] N. Matsunaga, A. Ayari, P. Monceau, K. Yamashita, A. Ishikawa, K. Nomura, M. Watanabe, J. Yamada, and S. Nakatsuji　J. Phys. IV France Pr-9, 381-384 (2002)