2018 Fiscal Year Research-status Report
空間反転対称性の破れた超伝導体の物性解明と上部臨界磁場の高度化
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16K06712
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
磯部 雅朗 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (10354309)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 正男 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (40222723)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 強相関電子系 / 空間反転対称性 / 電子構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、空間反転対称性の破れた超伝導体を対象として、その異常な超伝導状態の性質を明らかにすること、そして、その臨界温度（Tc）に比して高い上部臨界磁場（Hc2）を持つ新たな超伝導体を開発することにある。具体的には、代表者が最近合成に成功した対称中心を持たない新しい超伝導体 SrAuSi3を取り上げ、試料の高品質化を図ると共に、その結晶構造と物性を詳細に調べる。電気抵抗測定、磁気測定、比熱測定、muSR（ミューオン・スピン回転）測定、第一原理バンド計算などを行い、超伝導特性、電子構造、超伝導パラメータ、超伝導ギャップ構造、クーパー対の対称性を明らかにする。さらに、希土類や遷移金属元素の置換を行い、強相関効果などを利用してHc2の高度化を図る。
前年度までに、高品質のSrAuSi3単相試料を用いてNMR測定と横磁場muSR測定を行い、その結果、本物質の超伝導は空間反転対称性の破れた系のクーパー対に期待されるようなギャップレス状態ではないことを明らかにした。（昨年度、Physical Review B誌に掲載。）平成30年度は、より研究を進めるために、空間反転対称性の破れた新しい超伝導物質の合成探索に挑戦した。その結果、これまでに報告されていない新型の結晶構造（対称中心の無い空間群の）新超伝導体BaIrSi2を発見することに成功した。結晶構造（基本構造の空間群：C2221、欠陥構造など）、超伝導特性（Tc～6 K, Hc2～6 T, kGL～87など）、電子構造（バンド分散、状態密度、フェルミ面形状、スピン軌道相互作用分裂状態など）を明らかにした。結果は、Physical Review B誌に掲載された。
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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
これまでに、SrAuSi3の試料の良質化、結晶構造の精密化、電気抵抗測定・磁化率測定による超伝導特性の確立、電子比熱の低温励起・低磁場励起による超伝導ギャップ構造の検討、第一原理計算によるバンド構造とフェルミ面形状を明らかにした。さらに、NMR測定や横磁場muSR測定によって磁場侵入長の温度変化を求めることで、この系の超伝導ギャップ構造は均一に開いたs波超伝導であることがほぼ確立した。これにより、本研究課題の目標のひとつであるSrAuSi3の超伝導状態の解明はほぼ達成された。
より研究を発展させるため、対称中心の無い新しい超伝導物質の探索を行い、これまでに報告例の無い新型結晶構造を持つ新超伝導体BaIrSi2を合成発見することに成功した。Tc～6Kに対し、Hc2～6Tである。これはBCS理論のパウリ極限を超えるものではないが、巨大なGLパラメータ（～87）によって、超伝導凝縮エネルギーの割にはかなり高いHc2が達成されていると言える。
SrAuSi3の超伝導状態の解明、及び、新超伝導体BaIrSi2の発見によるHc2の高度化をこれまでに達成した。よって、ここまで計画通り、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、SrAuSi3の超伝導状態の解明、及び、新超伝導体BaIrSi2の発見によるHc2の高度化を達成した。それぞれに対応する論文誌発表も行った。
最終年度である今年度は、追加再現実験・検証実験などを速やかに行った上で、本研究成果を国内学会・国際学会で発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）
これまで、実験・解析と特許申請、論文掲載を優先させたため、学会などでの外部発表を十分に行うことができなかった。旅費やさらなる論文投稿に要する費用を次年度に繰り越し、学会発表などの研究成果発表を今後行うこととした。
（使用計画）
繰越金は、追加実験および研究成果整理のための費用、論文投稿費用、学会参加費、旅費などに充当する予定である。
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Research Products
(3 results)
