2020 Fiscal Year Annual Research Report
梯子型鉄系化合物における超伝導とマルチフェロイクスの研究
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18H01159
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大串 研也 東北大学, 理学研究科, 教授 (30455331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 良宗 東北大学, 理学研究科, 准教授 (30435599)
青山 拓也 東北大学, 理学研究科, 助教 (80757261)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 鉄系超伝導 / マルチフェロイクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
梯子型鉄系化合物BaFe2X3 (X = S, Se)は、唯一つの非正方格子を有する鉄系超伝導体である。これらの物質は、常圧下において磁気/軌道秩序を伴うモット絶縁体であり、圧力を印加することで磁気/軌道秩序が抑制されていき、10万気圧級の圧力で金属化/超伝導化する。これまでに問題となっていたのは、常圧下における磁気/軌道秩序のパターンが、X = Sではストライプ型/フェロ型であるのに対し、X = Seではブロック型/プロペラ型であり、いずれのスピン/軌道揺らぎが超伝導発現に寄与しているのか未解明であった点である。この問題に答えるために、我々は、固溶体BaFe2(S1-xSex)3に対して、系統的な圧力下電気抵抗率の測定を行った。測定に当たっては、前年度までに立ち上げたピストンシリンダー型およびダイヤモンドアンビル型の電気抵抗率測定系を併用した。その結果、x= 0ではストライプ型/フェロ型秩序が比較的安定である一方で、x = 0.25では常圧のブロック型/プロペラ型秩序が0.5 GPa程度の圧力を印加することでストライプ型/フェロ型にスイッチすることを発見した。わずか0.5 GPa程度の圧力下での軌道スイッチ現象は類例がなく、興味深い成果である。さらに、x=1.0に相当するBaFe2Se23でも、高圧下で磁気/軌道秩序のスイッチ現象が生じることを見出した。また、ストライプ型/フェロ型秩序を抑制した金属状態では、10 K級の超伝導が発現することを見出した。これらの研究を通して、固溶体BaFe2(S1-xSex)3の圧力下における電子相図を完成させることができた。以上のことから、梯子型鉄系化合物においては、ストライプ型スピン揺らぎ/フェロ型軌道揺らぎが超伝導発現に関わっていることが結論された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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