2019 Fiscal Year Research-status Report
Field-temperature phase-diagram of a high quality ruthenate superconductor
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18K04715
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
菊川 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (00442731)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Sr2RuO4 / 高品質単結晶 / 超伝導対称性 / 磁場-温度相図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，Sr2RuO4において近年見出した高磁場領域での「新しい超伝導相」について，より深い知見を得ることである．それにより，Sr2RuO4の超伝導対称性の決定に結びつけることである．2019年度はSr2RuO4について大きな転換点を迎えることとなった．われわれの育成した高品質試料を用い，超伝導転移温度以下でスピン磁化率の減少が明らかになった．この結果は，従来の結果と明確に異なる．この結果を踏まえ，磁場-温度相図の確立に向けて研究方針を確認しながら研究をおこなってきた．中でも，最近，一軸圧力による研究がこの物質において盛んに研究されるようになっている．主要バンドと考えられるガンマ面が，一軸圧力とともに，ゾーン境界にわたって電子面からホール面への変化を，角度分解光電子分光法にて直接見いだした．
本研究の大前提となるSr2RuO4の高品質単結晶についても再現良く育成でき，それを適用した他のルテニウム酸化物(Ca3Ru2O7)については，メタ磁性にともなう磁気構造の変調を発見することにもつながった．一方，結晶育成についてはより大型化に向けての新たな問題である，予想外に多相が混入する問題も生じてきた．これは，高品質性と単相化という，トレードオフになる関係から生じたものであることがわかった．その解決について見通しが出来つつあるので，実際に次年度に取り組んでいく予定である．それにより，高品質な試料でのみ観測されている「新しい超伝導相」について，多様な実験を可能にしていきたいと考えている．
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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
従来よりも大きな単結晶試料を用いて研究を推進できることとなった．それらを用いたことで，超伝導転移以下でスピン磁化率の減少を見いだせた．それに基づき，「新しい相」の解釈についても新たな展開になり，さらなる測定も進めているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
結晶育成については，大型でかつ均質な結晶育成に向けての新たな課題が生じた，その解決に向けての見通しも明確になってきたので，今後はそれを実施していきたい．さらに，「新しい相」の解明に向けた研究，特に磁気熱量効果の実験をさらに進め，昨年より大きな展開を迎えているこの物質の研究をすすめていく．
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| Causes of Carryover |
2019年度の研究では，既存の磁気熱量効果測定セルを用いた研究をおこなうことで，知見を得られることが分かったため，当初その新しいセル製作に必要とした部材などの経費を必要としなくなったため．今回の実験結果をもとに，令和2年度では新しい視点での設計に取り組む．
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