2015 Fiscal Year Annual Research Report
鉄系超伝導体の反射分光・光電子分光・Ｘ線回折による電子構造と結晶構造の包括的解明
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15J01811
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
足立 徹 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導体 / 角度分解光電子分光 / フェルミ面 / 超伝導ギャップ / 結晶構造の異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系超伝導体において結晶構造と超伝導転移温度 Tc との間には顕著な関係があることが知られている。このことから、この系における超伝導発現機構を解明するためには、結晶構造の変化に対して電子構造がどのように変化するのかを調べることが重要である。
今回、我々は結晶構造の異方性c/aが小さく、フェルミ面がさらに3次元的になっていると考えられる、Sr1-xCaxFe2(As1-yPy)2 (x = 0.08, y = 0.25, Tc=32K)の電子構造を角度分解光電子分光（ARPES）で測定した。偏光を変えながら、複数の励起光エネルギーにおいてフェルミ波数(kF)を求めたところ、Γ点((kx,ky,kz)=(0,0,0))付近でdxy軌道由来と考えられるバンドがフェルミエネルギー（EF）以下に沈んでいることがわかった。この結果はSrFe2(As1-yPy)2の先行研究の結果と一致しており、結晶構造の強い三次元性を反映していると考えられる。また、ホール面、電子面のいくつかの位置において超伝導ギャップを測定したところ、ホール面では、等方的に超伝導ギャップが開いていることがわかった。一方、X点((kx,ky,kz)=(π,π,0))付近に2枚存在する電子面では、内側の電子面における超伝導ギャップでは異方的ではあるが、有限の超伝導ギャップが開いていたのに対し、外側の電子面における超伝導ギャップにおいてフェルミ面のある位置に向かって急速にギャップエネルギーが小さくなる振る舞いが見られ、この位置においてノードが存在する可能性がある。今回得られた超伝導ギャップの異方性は先行研究におけるBaFe2(As1-yPy)2 (y=0.30)の超伝導ギャップの異方性とは異なっており、超伝導ギャップの異方性と結晶構造の異方性c/aに相関があることを示している。
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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
今回、研究代表者らが作成した超伝導体Sr1-xCaxFe2(As1-yPy)2における電子構造を愛知県岡崎市にある分子科学研究所内研究施設UVSORのBL-7Uにおいて角度分解光電子分光を用いて測定した。
主な成果は、(1)フェルミ面の形状が、類似物質であるBaFe2(As1-xPx)2とは大きく異なることを見出したこと、(2)電子フェルミ面にノードのある異方的超伝導ギャップを見出したこと、の２点である。これらは直接フェルミ面に寄与しないカチオン（BaやSr）の原子半径が、フェルミ面近傍の電子構造に大きく影響を与えていることを示すものである。この成果については、今年３月に行われた日本物理学会で口頭発表した。
分子研に長い間滞在して、データ解析方法も習得した。実験はまだまだ継続する必要があるが、手法をほぼ修得したことと、新しい知見を得られる結果が出始めたという意味で、順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も、角度分解光電子分光測定を継続して行い、Sr1-xCaxFe2(As1-yPy)2における超伝導ギャップの異方性、ノードの有無を決定する。また、当初の研究計画に加え、ラマン分光を用いて、これまでに研究代表者らが育成した単結晶試料の電子構造について知見を得る。ラマン分光は、偏光を変えることにより、異なる波数に存在するフェルミ面を選択的に観測することができる測定手法であるため、複数のフェルミ面が存在する鉄系超伝導体に対して有効な測定手法であると考えられる。
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Research Products
(1 results)
