| Project/Area Number |
20J12979
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
國定 聡 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 銅酸化物高温超伝導体 / 角度分解光電子分光 / オゾン / アニール |
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| Outline of Research at the Start |
高温超伝導体が発見されて以来、エネルギー問題解決の糸口として世界中でその物理機構の解明が競われてきたが、未だその統一した機構は得られていない。今までの先行研究の多くはより単純な構造を有する、1もしくは2層の超伝導層を持つ銅酸化物超伝導体が好まれてきた。一方3層以上の銅酸化物超伝導体の研究例は圧倒的に少ない。超伝導層の枚数と超伝導転移温度の関係を調べる上でも、3層以上の銅酸化物超伝導体の研究は新しい知見を与えるものと考えられる。そのため、オゾンアニールや真空アニールなどを用いることで、広範囲のドープ領域で多層型銅酸化物高温超伝導体の電子構造を観測し、高温超伝導機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
銅酸化物高温超伝導体の未解決問題の中で最も重要な問題として、「母物質であるモット絶縁体中の反強磁性電子と、キャリアを注入することで発現する高温超伝導電子との関係」が挙げられます。銅酸化物高温超伝導体は母物質であるモット絶縁体にキャリア注入することで超伝導が発現します。そのため、「反強磁性の中で超伝導電子が共存できるのか」、それとも「反強磁性を乱さなければ超伝導電子は形成されないのか」、という論争が生じました。この論争はそれらのフェルミ面の特徴から「小さなフェルミ面」と「大きなフェルミ面」問題と呼ばれます。しかし、先行研究では、「小さなフェルミ面」とも「大きなフェルミ面」とも異なる、アーク状のフェルミ面が観測されており、どちらが正しいか分かっておりませんでした。
そこで本研究で我々は、構造的に平らでかつ電荷分布が均一で綺麗な超伝導結晶面を内部にもつ5層型の銅酸化物高温超伝導体に着目し、高いエネルギー分解能を持つレーザーを用いた角度分解光電子分光による電子構造の精密観測と強い磁場を用いた量子振動測定により、反強磁性の中で高温超伝導電子が共存していることを観測しました。これらの結果はこれまでの多くの先行研究で見せていた理論と実験間、または異なる手法の実験間での食い違いの結果とは異なり、非常に良い実験結果の一致を見せています。当該年度ではこの研究成果について、世界的に非常に権威のある学術誌であるScienceに特別研究員が第一著者の論文が掲載されました。またこの研究成果は日刊工業新聞「銅酸化物高温超電導体、反強磁性を形成 東大など解明」(2020/10/7 05:00)に掲載されました。また、令和2年度の研究計画である、多層型銅酸化物高温超伝導体において、広範囲のドープ領域での電子構造の観測から高温超伝導機構の解明を目指し、オゾン・真空アニール機構の設計、建設を行いました。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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