2016 Fiscal Year Annual Research Report
有機分子インターカレーションによる新超伝導体の創製と超伝導発現機構の研究
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15J00940
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
畑田 武宏 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 超伝導 / インターカレーション / セレン化鉄 / 二次元層状物質 / 有機分子 / アルカリ金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
報告者は、FeSe系超伝導体においてFe-Fe層間距離dが伸長すると超伝導転移温度Tcが上昇する傾向にあることを見出した。そこで、本研究の目的は、様々な有機分子を用いてdが長い物質を合成し、高いTcを実現することと、その原因を特定し、FeSe系超伝導体のTc上昇機構を解明することで、高いTcを持つ物質を合成する指針を得ることである。
昨年度、報告者は、アルカリ金属と2-フェニルエチルアミン(C8H11N)のコインターカレーションによって、Tc～43 Kの新FeSe系超伝導体Ax(C8H11N)yFe1-zSe (A = Li, Na)の合成に成功した。dは、d = 1.9nm(A = Li), d = 1.8nm(A = Na)と見積もられた。このdの値は、現在確認されているバルクのFeSe系超伝導体の中で最も大きい。このことから、FeSe系超伝導体において、d値が0.9nmまでは、dの伸長に伴ってTcは上昇するが、dが0.9nm以上になるとTcはほぼ一定になる傾向があることがわかった。故に、dの伸長によって、FeSe系超伝導体のTcを上昇させることは限度があると思われる。
一方、近年、Guterdingらによって報告された理論研究より、dが0.8 nm以上のFeSe系超伝導体のTcは電子キャリア濃度が影響することが報告された。そこで、本年度はLix(C8H11N)yFe1-zSeのLi量を変化させ、Tcが変化するかどうかを調べた。
・研究結果：Lix(C8H11N)yFe1-zSeの電子キャリアドープ量依存性
Lix(C8H11N)yFe1-zSeのLi量(x)を変化させ、電子キャリアのドープ量を変化させた際のTcの変化を調べた。その結果、Li濃度の変化によるTcの変化が確認された。よって、FeSe系超伝導体のTcはdのみではなく電子キャリア濃度にも依存することがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Lix(C8H11N)yFe1-zSeのLi量(x)を変化させ、電子キャリアドープ量を変化させた際のTcの変化を調べた。その結果、単位体積当たりの電子キャリア量が増加するとTcが上昇することが確認された。このことから、FeSe系超伝導体のTcはdのみではなく電子キャリア濃度にも依存することがわかった。この結果は、FeSe系超伝導体のTcが上昇する原因を明らかにするうえで重要な結果であると考えられ、本研究がおおむね順調に進展していることを示している。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、FeSeにCsとNH3をインターカレートしたCs0.4(NH3)yFeSeにおいて、高圧を印加することにより従来のFeSe系超伝導体とは異なる電子状態に変化し、高いTcを持った超伝導相の出現が報告されている。そこで、今まで報告者が合成してきたFeSe系超伝導体への高圧印加実験を予定している。この高圧印加実験により、FeSe系超伝導体のさらなるTcの向上が期待される。
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