2020 Fiscal Year Research-status Report
Relation between the charge fluctuation and superconductivity in organic superconductors studied by STM/STS
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17K05526
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
市村 晃一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50261277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 徹 福井工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (60534758)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機導体 / 走査トンネル顕微鏡 / 電荷秩序 / 超伝導 / 強相関電子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き有機導体beta"-(BEDT-TTF)4[(H3O)Ga(C2O4)3]C6H5NOの単結晶を電解法で作製した。原料試薬の精製過程を増やすことにより試料を良質化できた。得られた単結晶試料はX線回折により当該化合物であることを同定したうえで、電気抵抗と磁化率の温度依存性を測定し電子物性を評価した。
低温の超伝導相(超伝導転移温度Tc=7.5 K)での走査トンネル分光(STS)測定を前年度に引き続き重点的に行い、測定データの良質化を図るとともに再現性の確認を目指した。信号検出系を改良しSTS測定時のノイズの低減を図った。これを用い超伝導相である1.3 KにおいてSTS測定を行った。典型的なトンネルスペクトルは絶縁体的な1 eV程度のギャップ構造を示し、超伝導に特徴的な1 meV程度のギャップ構造の観測には至らなかった。STSマッピングを行ったところ絶縁体的な1 eV程度のギャップは数nmの周期で変化することが見出され、Tc以下でも電荷秩序が存在することが示唆された。
比較対照のために前年度から研究対象にしているFeSe0.25Te0.75 (Tc=10.5 K)に対して磁化率測定を行った。この物質では前年度のSTM測定から超伝導相においてストライプ状の電荷秩序を見出している。磁化率測定からは25 K以下で反強磁性が見出され、この系の超伝導には電荷秩序に加え磁気秩序も関わることが示された。
本有機導体物質とFeSe0.25Te0.75を比べることにより、強相関電子系では短距離クーロン相互作用と長距離クーロン相互作用のバランスにより超伝導への電荷秩序と磁気秩序の関与の仕方が多様に変化することが示唆された。
今後は、STS測定のデータの再現性を確認するとともに、他の系との比較対照から強相関電子系における超伝導と電荷秩序および磁気秩序の関係について包括的な議論を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度に引き続き今年度は低温の超伝導相での測定を重点的に行った。得られる信号が微小なためノイズの低減にやや時間を要した。これまでに得られた結果の再現性は、一部は確認できたがまだ完全ではない。
一方、本物質と比較対照のために電荷ゆらぎが強い別な物質FeSe0.25Te0.75研究対象とし電子相関と超伝導との関連について異なる側面から議論できた。
また、コロナ禍により分担者との共同実験が予定通りに行えなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
装置の整備として、トンネル電流検出系の更なる改良を行いSTS測定におけるノイズを減らし高精度化を図る。
7.5 K以下の超伝導相においてSTM/STS測定を引き続き行い、超伝導ギャップの観測を試みる。精度の高いトンネルスペクトルを得て超伝導の対称性を議論する。電荷分布も同時に観測し、超伝導ギャップと電荷不均化との関係を明らかにする。これらの結果と、強相関電子系であるFe(Se, Te)やFeTeとの比較対照から電荷ゆらぎが強い系の超伝導発現機構の解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、分担者との共同実験が予定通りに行えなかったため、予定していたピエゾスキャナーの更新を次年度に行うことにした。この結果、次年度使用額が生じた。
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