層状窒化物超伝導体における超伝導発現機構

• Project/Area Number: 17684014
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田口 康二郎 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70301132)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥30,420,000 (Direct Cost: ¥23,400,000、Indirect Cost: ¥7,020,000); Fiscal Year 2006: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2005: ¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
• Keywords: 層状構造 / 超伝導 / 少数キャリア / ラマン散乱 / 電子格子相互作用 / クーロン相互作用 / プラズモン / BCS理論 / インターカレーション / 相分離 / 動的クーロン相互作用

Research Abstract

今年度は、前年度に引き続き、ドーピング量を変化させたLixZrNCl単相試料の合成を行い、これを用いてラマン散乱、光学反射率、ホール係数などの測定を行った。合成した試料が単相であることは、全ての試料に対してSPring-8における放射光を用いたX線回折実験を行うことにより、確認した。母物質およびLiをドープした計6個の試料に対して低温ラマン散乱実験を行い、フォノンの線幅の温度およびドーピング依存性を明らかにし、このデータの解析から電子格子相互作用のドーピング依存性を明確にした。この結果、電子格子相互作用は、ドーピングの減少とともに弱くなっていることが明らかになった。このことは、前年度に見出した、ドーピングの減少とともにTcが増大する振る舞いと、単純なBCS理論の枠内では相容れない振る舞いである。そこで、この系が少数キャリアであることから、キャリア間のクーロン相互作用の遮蔽が通常金属のように十分ではなく、クーロン相互作用の動的部分、すなわちプラズモンの寄与が、フォノンに加えて超伝導に重要であることが示唆される。また、この系における初めてのホール効果測定に成功した。ホール係数はほとんど温度変化せず、キャリアの散乱率がフェルミ面上で等方的であることを強く示唆している。さらに、この系における初めての光学反射率測定にも成功した。絶縁体の母物質にLiをドープすると、プラズマエッジを伴った金属的な反射帯が現れ、ドーピングとともにプラズマエッジが高エネルギー側にシフトする様子が明瞭に認められた。プラズマエッジのドーピング依存性から、キャリアの有効質量を見積もり、これが以前に測定した電子比熱係数から求めたものとほぼ等しい値を与えることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Probing electron-phonon interaction in LixZrNCl superconductors by Raman scattering (2007)
  • Author(s): A.Kitora et al.
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan 76 Pages: 23706-23706
• [Journal Article] Low-energy excitations in the electron-doped metal phthalocyanine Li_<0.5>MnPc from ^7Li and ^1H NMR (2007)
  • Author(s): M.Filibian et al.
  • Journal Title: Physical Review B 75 Pages: 85107-85107
• [Journal Article] Increase in Tc upon reduction of doping in LixZrNCl superconductors (2006)
  • Author(s): Y.Taguchi et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters 97 Pages: 107001-107001
• [Journal Article] Electrical conducting bis(oxalate)palatinate complex with direct connection of Cu-II ions (2006)
  • Author(s): C.Yamamoto et al.
  • Journal Title: Inorganic Chemistry 45 Pages: 10270-10276
• [Journal Article] Potassium phthalocyanine, KPc : one-dimensional molecular stacks bridged by K+ ions (2006)
  • Author(s): S.Margadonna et al.
  • Journal Title: Inorganic Chemistry 45 Pages: 10472-10478
• [Journal Article] Duality in an electron-doped ZrNCl superconductor as revealed by specific heat measurement (2006)
  • Author(s): Y.Taguchi et al.
  • Journal Title: Physica B 383 Pages: 67-70
• [Journal Article] Specific heat measurement of the layered nitride superconductor LixZrNCl (2005)
  • Author(s): Y.Taguchi et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters 94
• [Journal Article] Soft x-ray Raman scattering of La1-xSrxTiO3 (2005)
  • Author(s): T.Higuchi et al.
  • Journal Title: J.Elect.Spec.Relat.Phenom. 144 Pages: 853-856
• [Journal Article] Ferromagnetic metal to spin-glass insulator transition in pyrochlore-type molybdates R2Mo2O7 (2005)
  • Author(s): S.Imada et al.
  • Journal Title: J.Elect.Spec.Relat.Phenom. 144 Pages: 711-713
• [Journal Article] Upper critical field in the electron-doped layered superconductor ZrNCl0.7: magnetoresistance studies (2005)
  • Author(s): H.Tou et al.
  • Journal Title: Physical Review B 72
• [Journal Article] Magneto-optical effect induced by spin chirality of the itinerant ferromagnet Nd2Mo2O7 (2005)
  • Author(s): I.Kezsmarki et al.
  • Journal Title: Physical Review B 72
• [Journal Article] Anomalously large electron-phonon coupling constant in layered nitride superconductors as revealed by high-pressure experiments (2005)
  • Author(s): M.Hisakabe et al.
  • Journal Title: Physica C 426 Pages: 482-486