2020 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 | 鉄系超伝導体 / 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系では、Sを8%以上ドープすると、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、両相の分離が可能である。
申請者は、Sをドープした系を対象に、常圧から5GPa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した。12%のSをドープした系の核磁気緩和時間やナイトシフト、線幅の測定から、低圧においてネマチック相、4GPaの高圧において反強磁性相の存在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を示している。
本研究では、磁気揺らぎとネマティック秩序に強い相関があり、両者が共に弱くなる高圧領域で高い超伝導転移点が実現していることを明らかにした。またこの高い超伝導転移点の実現には、dxy軌道に由来するフェルミ面（ホールポケット）の高圧での出現と、その軌道内相互作用が重要であることが明らかになった。
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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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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] High-pressure phase diagrams of FeSe1-xTex: correlation between suppressed nematicity and enhanced superconductivity2021
Author(s)
K. Mukasa, K. Matsuura, M. Qiu, M. Saito, Y. Sugimura, K. Ishida, M. Otani, Y. Onishi, Y. Mizukami, K. Hashimoto, J. Gouchi, R. Kumai, Y. Uwatoko and T. Shibauchi
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 381 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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