2016 Fiscal Year Research-status Report
高圧下Ｘ線回折・分光法による鉄系超伝導体の電子状態、結晶構造と超伝導特性との相関
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15K05194
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
山岡 人志 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 (30239850)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 仁 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (90243550)
水木 純一郎 関西学院大学, 理工学部, 教授 (90354977)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導 / 高圧 / X線発光分光 / X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、放射光を用いて、X線回折により結晶構造を、X線非弾性散乱（発光分光）により電子構造を明らかにすることにより、鉄系の非BCS超伝導体が示す新規超伝導機構の解明を目的とした研究を行っている。
KxFe2-ySe2は、高圧下において、二つの超伝導相（SC1とSC2)を示すことが知られており、それぞれの相の超伝導の起源が議論されている。我々は、圧力下でX線回折を行い、この系が、SC2に移行するときに、tetoragonalからcollapsed tetraginal phaseに結晶構造も変わることを見出した。これに対応して、スピン状態（磁気モーメントに対応）やp－d混成などの電子構造の圧力変化が緩やかになることもSC2領域で観測された。この結果は、この系では、SC1とSC2の超伝導相で、超伝導の対称性が変わっている可能性を示唆している。これらの結果は、Sci. Rep.の論文として発表された。
また、同じFe122系で、BaFe2As2にホール、及び、電子ドープをした系、Ba1-xKxFe2As2、Ba(Fe1-xCox)2As2の電子状態の組成依存性も調べた。高分解能のX線吸収分光測定を、Fe Kだけでなく、As K吸収端でも行った。Fe K吸収端でのスペクトルは、顕著なドープ量に対する依存性を示さなかったが、As K端でのスペクトルは、特に、ホールドープした系はスペクトルが変化した。
さらに、最近、やはり圧力下で二つの超伝導相が発見された(NH3)yCs0.4FeSeに対して、高圧下でのX線発光分、低温高圧下でのX線回折測定を行った。この系は、常圧において、温度を下げても構造相転移を起こさない。低温で、KxFe2-ySe2と同様に、tetoragonalからcollapsed tetraginal phaseへの変化が初めて見出された。
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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
KxFe2-ySe2の実験結果に対する解析を行い、二つの超伝導相の超伝導の対象性が違うことを示唆する結果を得た。これにより、超伝導機構の解明に対して、大きく一前進することができたと言える。
BaFe2As2にホール、及び、電子ドープをした系では、システマティックな測定を行い、Asの電子状態が重要であるという結果を得ることができた。
さらに、(NH3)yCs0.4FeSeに対する高圧下での測定により、二つの超伝導相の機構解明に向けて、新しい知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、前年度までの成果に基づき、下記の放射光実験を予定している。
(1) Feの同位体richにしたKxFe2-ySe2の高圧下でのメスバウアー分光測定を行い、X線回折やX線発光分光とは違った視点から超伝導機構の解明を目指す実験を予定している。(2) (NH3)yCs0.4FeSe系に関しては、これまでの結果を解析し、論文投稿予定である。(3) BaFe2As2にホール、及び、電子ドープをした系も、多くの実験結果が蓄積されており、これらをまとめて、論文投稿予定である。(4) やはり、Hドープにより二つの超伝導領域があるLaFeAsO1-xHxの系に対して、発光分光測定を初年度に行ったが、同様の系である、SmFeAsO1-xHxに対しても、電子状態の組成依存性、及び、圧力依存性の測定を予定している。
また、本年度は、まとめの年でもあるので、全体をまとめる予定である。
これまでの本申請に関するいくつかの結果は、本課題申請者の一人である水木の研究室の学生の博士論文としてまとめられる予定である。
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| Causes of Carryover |
山岡と分担者が次年度に使用する。
当該年度の残り、及び、分担額が大きな金額でなかったためと計画に小さな変更が生じたため、より有効利用するために、次年度と合わせて、旅費、または、物品費としてそれぞれが使用予定。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度と次年度と合わせて、旅費、または、物品費としてそれぞれが使用予定。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Origin of pressure-induced superconducting phase in KxFe2－ySe2 studied by synchrotron x-ray diffraction and spectroscopy2016
Author(s)
Y. Yamamoto, H. Yamaoka, M. Tanaka, H. Okazaki, T. Ozaki, Y. Takano, J.-F. Lin, H. Fujita, T. Kagayama, K. Shimizu, N. Hiraoka, H. Ishii, Y.-F. Liao, K.-D. Tsuei, and J. Mizuki,
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Journal Title
Scientific Report
Volume: 6
Pages: 30946-1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Pressure and temperature dependence of the Ce valence and c- f hybridization gap in CeT2In5 (T = Co,Rh,Ir) heavy-fermion superconductors2016
Author(s)
H. Yamaoka, Y. Yamamoto, E. F. Schwier, F. Honda, Y. Zekko, Y. Ohta, J.-F. Lin, M. Nakatake, H. Iwasawa, M. Arita, K. Shimada, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, and J. Mizuki,
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Journal Title
Physical Review
Volume: 92
Pages: 235110-1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Pressure-induced phase transition in LaCo5 studied by x-ray emission spectroscopy, x-ray diffraction and density functional theory2016
Author(s)
Hitoshi Yamaoka, Yoshiya Yamamoto, Eike F. Schwier, Naohito Tsujii, Masahiro Yoshida, Yu Ohta, Hiroya Sakurai, Jung-Fu Lin, Nozomu Hiraoka, Hirofumi Ishii, Ku-Ding Tsuei, Masashi Arita, Kenya Shimada, and Jun’ichiro Mizuki
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Journal Title
Physical Review
Volume: 94
Pages: 165156-1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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