2019 Fiscal Year Annual Research Report
Superconducting mechanism and quantum phase transitions on S-doped FeSe studied via NMR under high pressure
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18H01181
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤原 直樹 京都大学, 人間・環境学研究科, 准教授 (60272530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上床 美也 東京大学, 物性研究所, 教授 (40213524)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導 / 強相関電子系 / 核磁気共鳴 / 高圧下測定 / 量子相転移 / 量子臨界現象 / 高温超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄系高温超伝導体の発現機構として、「磁気揺らぎ」あるいは「軌道揺らぎ」に起因する説があるが、不幸にも多くの物質において、軌道秩序に関わるネマチック（双晶）相と磁気秩序相がほぼ同時に発現するため、どちらに起因しているか区別がつかなかった。しかし、FeSeにSを8%以上ドープした系では、2GPa (約2万気圧) 以下でネマティック相のみ、4GPa以上で反強磁性相のみが現れて、両相の分離が可能になった。申請者は、Sをドープした系を対象に、常圧から7-8GPa程の広い圧力範囲において、核磁気共鳴(NMR)法を行い、発現機構の解明を目指す。
現在、12%のSをドープした系については、3GPaまでの圧力下で、核磁気緩和時間やナイトシフト、線幅の測定を完了している。これらの測定から、ネマチック転移温度、超伝導転移温度を確かめることができた。磁気揺らぎに関しては、本来高圧側に反強磁性相があるめ、圧力を印加すると、単調に増えることが予想される。しかし、予想に反して、低圧で発達した磁気揺らぎが圧力を加えるといったん消滅して、再び弱い磁気揺らぎが現れることを発見した。つまり、圧力印加とともに、二種類の異なる磁気揺らぎが現れることが、本研究によって初めて明らかになった。これは、圧力印加に伴い、フェルミ面のトポロジーが変化する
リフシッツ転移が起こり、フェルミ面のネスティングの様子が変化することに起因していると考えられる。現段階では、高圧側で磁気揺らぎと超伝導転移温度に相関があるかどうかはまだ明確ではない。今後さらに高圧の測定を行う予定である。
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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
理由
12%のSをドープした系については、現在4GPaまでの圧力下で、核磁気緩和時間やナイトシフト、線幅の測定を完了している。4GPaにおいて、反強磁性相を核磁気共鳴より確認した。4GPaまでの測定は順調に完了している。また、当初予想しなかった新しい結果を得ており、すでに学術誌に結果を投稿中である。
また、キュービックアンビルを用いたNMR測定に関しては、Cu2Oを用いた核四重極共鳴から7GPaまでの高圧下測定が可能であることがわかった。今後、鉄軽超伝導体の試料を用いて測定を行う。
以上の経過を鑑みて、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今のところ、想定したとおり進展しているため、計画の変更を予定していない。
キュービックアンビルに関しては、Cu2Oの核四重極共鳴法を行った。7GPa までの高圧下で、Cu核の信号が室温でも検知できた。今後、超伝導マグネットを用いた磁場中で、FeSe系のSe核信号検出を、4-7GPaの圧力範囲において行う予定である。
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[Presentation] FeSe1-xSx(x = 0.05, 0.12, 0.23)の常圧での核磁気共鳴(口頭発表)2019
Author(s)
中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
Organizer
日本物理学会 2019年秋季大会
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