2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-pressure study of exciton condensation and superconductivity
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18H01172
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
松林 和幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 尚幸 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50623758)
北川 健太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (90567661)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 励起子 / 圧力効果 / 半導体-半金属転移 / 電子-格子相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では半導体-半金属転移近傍に位置する層状物質に対して、高圧力制御により発現する圧力誘起超伝導や新奇な電子状態を開拓することを目的として研究を行った。常圧において励起子相が実現していると考えられているTa2NiSe5に関しては、半導体的な振る舞いが抑制された高圧領域でのホール係数の温度依存における擬ギャップ的挙動が、共同研究として行った光学伝導度測定結果とよい対応関係にあることを見出した。また、高圧半金属相ではキャリア数の増大による遮蔽効果のために励起子の結合エネルギーは小さくなることから、構造相転移を伴う擬ギャップ形成の起源が電子-格子相互作用による混成ギャップである可能性を指摘した。この解釈は最近のバンド計算結果ともコンシステントとなっており、Ta2NiSe5の低圧相を理解する上でも重要な知見となると期待される。
昨年度に発見したBiS2系層状化合物LaOBiPbS3およびLa2O2Bi3AgS6における圧力誘起半導体-半金属転移近傍で発現する超伝導に関しては、10万気圧付近までの高圧下電気抵抗、ホール効果の同時測定を詳細に行った。その結果、ドーム状の超伝導相が出現する臨界圧力付近に向かって、ホール係数における擬ギャップ的な異常が抑制されることを見出した。興味深いことに、両物質の温度-圧力相図はTa2NiSe5におけるものと類似しており、半導体-半金属転移の境界領域においてクーロン引力、電子-格子相互作用が複雑に関与した多彩な電子相が実現している可能性を見出した。上記の成果については論文を執筆中である。
高圧下で発現する超伝導のギャップ構造の検証は重要な課題であるが、高圧下比熱測定方法の改良(バックグラウンドシグナルの低減など)にも進展があったため、今後にさらなる研究を進める。
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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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[Presentation] BiS2系層状化合物の単結晶試料における高圧力下電気伝導測定2021
Author(s)
有馬寛人, Y. Yuan, 成田傑, 工藤一輝, 矢藤優佑, Rajveer Jha, 後藤陽介, 水口佳一, 東中隆二, 松田達麿, 青木勇二, 松林和幸
Organizer
日本物理学会 第76回年次大会
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[Presentation] BiS2系層状化合物における圧力誘起半導体-半金属転移と超伝導2020
Author(s)
有馬寛人, Y. Yuan, 内藤康氏, 工藤一輝, 矢藤優佑, Rajveer Jha, 後藤陽介, 水口佳一, 東中隆二, 松田達麿, 青木勇二, 松林和幸
Organizer
日本物理学会秋季大会
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