ラットリングフォノンと超伝導

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18204030
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 谷垣 勝己 Tohoku University, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60305612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊代 良太郎 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00396417) ; 松岡 英一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20400228) ; 木村 憲彰 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30292311)
• Keywords: クラスレート / ナノ材料 / フォノン / 超電導 / 物性実験 / 熱伝導

Research Abstract

空間自由度の大きな内部空間に閉じ込められた原子の異常振動フォノンが超伝導とどのように関係するかに関して、結晶学的に等構造であるBa_<24>Si_<100>ならびにBa_<24>Ge_<100>の物質を比較して研究した。二つの物質は物性が大きく異なる多面体幾何物質として重要であり、Ba_<24>Ge_<100>は、内包空間が大きくBaは非調和な振動をする事が知られている。一方Ba_<24>Si_<100>はSi原子が作る籠構造の内部空間がGe原子が作る籠構造よりも小さいための、内部に閉じ込められたBaは比較的調和振動的なフォノンを有する事が分かっている。この二つの物質を軟X線光電子分光を適用してフェルミ準位の状態密度の相対値を求め、SQUIDを用いたパウリ磁化率と比較する事により、フェルミ準位の状態密度の絶対値を算出した。その結果は、第1原理バンド計算で求められた値と良い一致を示した。一方、フォノンが有する特性デバイ温度は、比熱測定の結果をアインシュタインモードとデバインモードの組み合わせ関数を用いて解析することにより実験的に求めた。この得られた実験結果をマクミラン方程式の物理変数と用いて、超伝導臨界温度T_cの観点から超伝導機構を解析したところ、Ba_<24>Si_<100>ならびにBa_<24>Ge_<100>で同程度の電子格子結合定数が見積もられた。この事は、内包原子の異常振動が創出する非調和フォノンは」、この系においては超伝導として強く影響を及ぼさない事を示唆する。

Research Products

• [Journal Article] Influence of interface modifications on carrier mobilities in rubrene single crystal ambipolar field-effect transistor (2009)
  • Author(s): Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Ryo Nouchi, Naoya Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: J.Appl.Phys. 105 Pages: 124912
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A structural study of the hole-doped superconductors Pr1-xSrxFeAsO (2009)
  • Author(s): J.Ju, Z.Li, G.Mu, H-H Wen, K.Sato, M.Watahiki, G.Li, K.Tanigaki
  • Journal Title: New J.Physics 11 Pages: 083003_1-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Soft x-ray photoelectron spectroscopy study of type-I clathrates (2009)
  • Author(s): Jun Tang, Zhaofei Li, Jing Ju, Ryotaro Kumashiro, Mazcos A. Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake2, FangZhun Guo, Keisake Kobayashi, Koji Akai, Katstuni Tanigaki
  • Journal Title: Sci.Technol.Adv.Mater. 9 Pages: 044207-044211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ^<73>Ge and ^<135/137>Ba--NMR Studies of Clathrate Superconductor Ba_24 Ge_100 (2009)
  • Author(s): Fumiya Kanetake, Atsushi Harada), Hidekazu Mukuda, Yoshio Kitaoka, Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Kohei M. Itoh, Eugene E. Haller
  • Journal Title: J.Phys.Soc., Jpn. 78 Pages: 104710_1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p- and n-Type Ba8Ga16Ge30 studied by X-ray photoelectron spectros copy (2009)
  • Author(s): Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Jing Ju, Zhaofbi Li, Marcos A. Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake, Fangzhun Guo, Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 472 Pages: 62-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rotational Sub-level of Ortho-Hydrogen Molecule Encapsulated in Isotropic C_60 Fullerene Cages (2009)
  • Author(s): Yoshimitsu Kohama, Takeshi Rachi, Ju Jing, Zhaofei Li, Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Satoru Izumisawa, Hitoshi Kawaji, Tooru Atake, Hiroshi Sawa, Yasujiro Murata, Koichi Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 102 Pages: 013001-013004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light emitting ambipolar field-effect transistors of 2,5-bis(4-biphenyl)bithiophene single crystals with anisotropic carrier mobilities (2009)
  • Author(s): Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Zhaofei Li, Ryo Nouchi, Katsumi Tanigaki
  • Journal Title: J.Appl.Phys. 105 Pages: 124912_1-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Phonons and electronic states in compounds with regulated nanospaces(Invited) (2009)
  • Author(s): Katsumi Tanigaki
  • Organizer: The 4^<th> Hiroshima Workshop on Sustainable Materials Science
  • Place of Presentation: Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 20091113-20091115
• [Presentation] Nanomaterials and Their Applications to Field Effect Transistors with Two Dimensional Electronic States(Invited) (2009)
  • Author(s): Yan Wang, R.Kumashiro, Susumu Ikeda, Katsumi Tanigaki
  • Organizer: AURE International conference
  • Place of Presentation: POSCO International Center, POSTECH, Korea
  • Year and Date: 20091111-20091113
• [Presentation] Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity(Invited) (2009)
  • Author(s): Katsumi Tanigaki
  • Organizer: Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity, USB-RIEC Joint meeting
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 20091022-20091023
• [Presentation] Superconductivity in Silicon and Germanium Polyhedra (2009)
  • Author(s): Katsumi Tanigaki, Kazumi Sato, Jing Ju, Zhaofei Li, Jun Tang, Takeshi Rachi, Alfonso San Miguel
  • Organizer: 9^<th> International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20090907-20090912
• [Presentation] Interplay between electrons and phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity(Plenary) (2009)
  • Author(s): Katsumi Tanigaki
  • Organizer: 15^<th> International Conference on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 20090510-20090515
• [Presentation] Physical Properties in Nano-Assembled Materials : Endohedral Atoms and Molecules in Confined Nanosnaces (2009)
  • Author(s): Katsumi Tanigaki
  • Organizer: International Symposium ISIM-2009(International Symposium on Interdisciplinary Science
  • Place of Presentation: International Conference Center, Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 20090309-20090310
• [Remarks]
  • URL: http://sspns.phys.tohoku.ac.jp/