2015 Fiscal Year Research-status Report
ポンプ-プローブ時間分解分光による有機超伝導体での擬ギャップ研究
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15K17685
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
土屋 聡 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80597633)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 擬ギャップ / 有機超伝導体 / 時間分解分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
長年に渡る物性研究者の夢であり、応用上極めて大きな進展をもたらすことが期待される高温超伝導発現機構の解明を目指し、擬ギャップの起源、超伝導との関連性を電子相関の観点から明らかにする。この目的に対して、本研究ではキャリア数を変化させずに電子相関を制御できる有機超伝導体を研究対象とし、近赤外域フェムト秒光パルス励起によるポンプ-プローブ分光を用いる点に特色を持つ。電子状態の波数(k)空間特性を探索可能な角度分解光電子分光（ARPES）が適用困難である有機化合物に対し、フェムト秒光パルスで励起された準粒子応答の示す対称性変化（偏光特性）から試料非破壊で電子状態のk空間特性を探索する。準粒子応答とその偏光特性を温度、励起エネルギー、有効電子相関に対して詳細に調べ、擬ギャップ起源の対称性、および超伝導との関連性を明らかにすることである。
初年度はk-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2(k-NCS)においてポンプ-プローブ時間分解分光を行い、超伝導転移温度（10K）より高温（70K）から擬ギャップ(PG)と考えられる応答を観測することに成功した。またk-NCSより強い電子相関を持つk-(BEDT-TTF)2[N(CN)2]Br(k-Br)に対しても同様の測定を行い、PG応答を得ることに成功した。しかし驚くべきことにPG応答の温度依存性は、両者の間で異なっていることがわかった。この結果は有効電子相関がPG応答に強く影響していることを示唆するものである。
一方で圧力下でのポンプ-プローブ時間分解分光を実現するために、ピストンシリンダー型圧力セルと光ファイバーバンドルを用いて圧力可変装置の開発に成功した。有機超伝導体では、これによりPG応答の圧力依存性を詳細に調べることが可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度の目的である、k-NCSにおいては十分な測定及び、詳細な解析を行うことができたと考えている。申請者が行っている時間分解分光で、PGだけなく超伝導由来の信号を得ることにも成功した。また電子相関の強いk-Brにおいても同様の測定を実施することができ、PGと超伝導の信号の観測に成功している。また電子相関のよってPGの温度依存性が異なることも見出すことに成功し、PG発現には電子相関が関連していることを示唆する結果を得ることができたと考えている。
並行して行っていた極低温圧力下時間分解分光測定系を立ち上げ、成果を論文としてまとめることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
k-NCSとk-Brそれぞれの物質においてPGと超伝導の応答を観測することに成功したので、次はPGと超伝導の相関関係を調べるため、偏光特性、緩和時間の違いを利用して、それぞれの応答を分離、個別に評価することを計画している。
またPGの起源を明らかにするため、冷却速度を変えた測定を行い、PGが1次、2次の相転移かを調べる。
またk-Brでは、超伝導転移温度(Tc)以上で、PGとは別の信号（超伝導ゆらぎ）も観測されており、その起源、及びPGとの関連性を調べるために、Tc付近の低温で測定を行う。また超伝導を示さないk-(BEDT-TTF)2[N(CN)2]Clで測定でも測定を行い、超伝導由来の信号かどうかを調べる予定である。
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| Causes of Carryover |
初年度は光学測定系構築に使用する可動光学ステージ、レンズ、ミラーなどの部品購入を優先的に行ったところ、残高が足りなくなり、当初購入予定だった温度コントローラーをの購入を見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に見送った温度コントローラーを購入する。また圧力下測定系の充実を図るため、排気除振マウンタや精密圧力計を購入する。
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