励起子絶縁体候補物質TaNiSeのキャリアドープ効果の研究,5

Carrier doping effect of excitonic insulator candidate TaNiSe, 5

土田 駿*; 広瀬 雄介*; 関川 卓也; 大野 義章*; 摂待 力生*

Tsuchida, Shun*; Hirose, Yusuke*; Sekikawa, Takuya; Ono, Yoshiaki*; Settai, Rikio*

励起子絶縁体は、結晶中で電子と正孔が結合し、それらが集団的に振る舞うことで結晶全体が絶縁体化する性質を有し、新規物性として注目されている。励起子絶縁体候補物質の一つであるTaNiSeは合成自体が困難で物性解明が進んでいないが、本研究では元素置換試料(Ta1-xMx)NiSe (M=Ti, Zr, Hf)の育成に成功するとともに、チタン(Ti)の含有割合が0.06以上の試料では高温相の電気抵抗率が金属的に振る舞うことを明らかにした。これは不連続に絶縁体から金属相に変化する圧力効果とは対照的である。そこで元素置換効果と圧力効果が同時に存在する、(Ta1-xTix)NiSeの圧力下電気抵抗の測定結果も当日報告する。本研究で示した相転移は、励起子絶縁体を実現するための新たな知見となる。

Exciton insulators have the property that the entire crystal becomes an insulator due to the collective behavior of electrons and holes bound together in the crystal, and are attracting attention as a novel physical property. In this study, we succeeded in growing an element-substituted sample (Ta1-xMx)NiSe (M=Ti, Zr, Hf) and found that the electrical resistivity of the high-temperature phase of the sample with a Ti content of 0.06 or more exhibits a metallic behavior. The electrical resistivity of the high-temperature phase behaves metallurgically for samples with a titanium (Ti) content of 0.06 or more. This is in contrast to the pressure effect, which changes from an insulator to a metallic phase discontinuously. Therefore, we also report the results of the electrical resistivity measurement under pressure of (Ta1-xTix)NiSe, in which the element substitution effect and the pressure effect exist simultaneously. The phase transition shown in this study is a new insight into the realization of excitonic insulators.