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バルク鉄カルコゲナイド超伝導体における臨界温度と臨界電流密度の増強

Research Project

Project/Area Number 14F04025
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

為ケ井 強  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30183073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SUN YUE  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
SUN Yue  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords鉄カルコゲナイド / 臨界電流 / 臨界温度 / 粒子線照射 / マルチバンド / Fe(Te,Se) / 過剰鉄 / 磁気光学イメージング / 粒子線照射効果 / 不純物置換
Outline of Annual Research Achievements

鉄カルコゲナイド超伝導体Fe(Te1-xSex)およびFeSeの良質単結晶を作製し、臨界電流(Jc)特性を含む基礎物性の評価を行った。特にFe(Te1-xSex)においては広い組成域にわたり、様々な雰囲気下でアニールすることによる超伝導特性の悪化をもたらす過剰鉄の除去法を確立した。その結果、最大の臨界温度は14.5 K程度と従来の報告を再現したのみであったが、0.5>x>0.05の広い領域にわたりバルクの超伝導が発現することを見出した。加えて、高温での反強磁性転移を含む新しい相図を提案した。また、全ての試料において2 Kで実用の基準を超える2x10^5 A/cm2以上のJcを実現した。さらに、ホール係数が多バンドの存在を反映した大きな温度依存性を示すと共に、組成と共に系統的に変化することも見出した。一方、FeSeにおいては、気相成長法による良質の単結晶成長に成功し、Seの一部をSに置換した単結晶も作製した。FeSe単結晶においては、低温における抵抗率が20 μΩcm以下の良質のものを作製した。これらの試料においてJcの温度依存性・磁場依存性を詳細に測定し、不可逆磁化の時間依存性の測定から磁束量子のダイナミクスに関する初めての包括的な評価を行った。その結果、FeSeはFe(Te1-xSex)と比較し、磁束のピン止めの非常に弱いバルク超伝導体であることを確認した。さらに、プロトンを照射することによりJcが2倍以上増大することを初めて明らかにした。プロトン照射により生成された欠陥は準粒子の散乱体として働くが、低照射量では臨界温度が急速に抑制されるものの、ある程度以上ではその変化がほとんどなくなることを見出した。また、87 K程度で起こる構造転移温度以下では、移動度の非常に大きなキャリアが生成され、その一部がディラック電子的な分散関係を持つとの結果も得た。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Enhancement of critical current density in a Ca0.85La0.15Fe(As0.92Sb0.08)2 superconductor with Tc = 47 K through 3 MeV proton irradiation2016

    • Author(s)
      A. Park, A. Mine, T. Yamada, F. Ohtake, H. Akiyama, Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai, Y. Kitahama, T. Mizukami, K. Kudo, M. Nohara, H. Kitamura
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 29 Issue: 5 Pages: 055006-055006

    • DOI

      10.1088/0953-2048/29/5/055006

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evolution of superconducting and transport properties in annealed FeTe1-xSex (0.1 ≤ x ≤ 0.4) multiband superconductors2015

    • Author(s)
      Yue Sun, Toshihiro Taen, Tatsuhiro Yamada, Yuji Tsuchiya, Sunseng Pyon, and Tsuyoshi Tamegai
    • Journal Title

      Superconductor Science and Technology

      Volume: 28 Issue: 4 Pages: 044002-044002

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/4/044002

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anisotropy of iron-platinum-arsenide Ca10(PtnAs8)(Fe2-xPtxAs2)52015

    • Author(s)
      F. F. Yuan, Y. Sun, W. Zhou, X. Zhou, Q. P. Ding, K. Iida, R. Huhne, L. Schultz, T. Tamegai, and Z. X. Shi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 107 Issue: 1

    • DOI

      10.1063/1.4926486

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Critical current density, vortex dynamics, and phase diagram of FeSe single crystal2015

    • Author(s)
      Yue Sun, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, and Ryo Kobayashi, Tatsuya Watashige, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, and Takasada Shibauchi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 92 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.104502

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enhancement of Critical Current Density and Mechanism of Vortex Pinning in H+-Irradiated FeSe Single Crystal2015

    • Author(s)
      Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai, R. Kobayashi, T. Watashige, S. Kasahara, Y. Matsuda, and T. Shibauchi
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 8 Issue: 11 Pages: 113102-113102

    • DOI

      10.7567/apex.8.113102

    • NAID

      210000137708

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Pnictogen Atmosphere Annealing in Fe1+yTe0.6Se0.42015

    • Author(s)
      T. Yamada, Y. Sun, S. Pyon, and T. Tamegai
    • Journal Title

      Journal Physical Society of Japan

      Volume: 85 Issue: 2 Pages: 024712-024712

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.024712

    • NAID

      210000133835

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magneto-optical characterizations of FeTe0.5Se0.5 thin films with critical current density over 1 MA/cm22015

    • Author(s)
      Yue Sun, Yuji Tsuchiya, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, Cheng Zhang, Toshinori Ozaki, and Qiang Li,
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol

      Volume: 28 Issue: 1 Pages: 0150101-6

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/1/015010

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evolution of superconducting and transport properties in annealed FeTe1-xSex (0.1<x<0.4) multiband superconductors2015

    • Author(s)
      Yue Sun, Toshihiro Taen, Tatsuhiro Yamada, Yuji Tsuchiya, Sunseng Pyon, and Tsuyoshi Tamegai,
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol.

      Volume: 28 Pages: 0440021-7

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bulk Superconductivity in Fe1+yTe0.6Se0.4 Induced by Removal of Excess Fe2014

    • Author(s)
      Wei Zhou, Yue Sun, Shuo Zhang, Jincheng Zhuang, Feifei Yuan, Xiong Li, Zhixiang Shi, Tatsuhiro Yamada, Yuji Tsuchiya, and Tsuyoshi Tamegai
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn

      Volume: 83 Pages: 0647041-5

    • NAID

      210000133141

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A comparative study of Sr1-xKxFe2As2 and SmFeAsO1-xFx superconducting tapes by magneto-optical imaging2014

    • Author(s)
      Chao Yao, Chunlei Wang, Xianping Zhang, Dongliang Wang, He Lin, Qianjun Zhang, Yanwei Ma, Y. Tsuchiya, Y. Sun and T. Tamegai
    • Journal Title

      Supercond. Sci. Technol.

      Volume: 27 Issue: 4 Pages: 0440191-6

    • DOI

      10.1088/0953-2048/27/4/044019

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Chalcogen (O2, S, Se, Te) Atmosphere Annealing Induced Bulk Superconductivity in Fe1+yTe1-xSex Single Crystal2014

    • Author(s)
      Y. Sun, Y. Tsuchiya, T. Yamada, T. Taen, S. Pyon, Z. X. Shi, and T. Tamegai
    • Journal Title

      Physica C

      Volume: 504 Pages: 12-15

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Effects of artificial defects in FeSe single crystal2016

    • Author(s)
      Y. Sun, A. Park, T. Yamada, A. Mine, S. Pyon, T. Tamegai, T. Kambara, and H. Kitamura
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県、仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of S doping to the critical current density and vortex dynamics of FeSe single crytal2015

    • Author(s)
      Yue Sun, Sunseng Pyon, and Tusyoshi Tamegai
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都、江戸川区)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Superconducting, transport, and magnetic properties of FeSe1-xSx2015

    • Author(s)
      Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府、吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Critical Current Density and Vortex Dynamics in Fe(Te,Se) Annealed in Various Atmosphere2015

    • Author(s)
      T. Tamegai, Y. Sun, T. Yamada, and S. Pyon
    • Organizer
      EUCAS2015
    • Place of Presentation
      Lyon(France)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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