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2019 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of electronic- and local- structure of candidate exotic superconductors studied by 3rd generation synchrotron based advanced spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 18KK0076
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

横谷 尚睦  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (90311646)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 寺嶋 健成  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際 ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMS特別研究員 (20551518)
水口 佳一  首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (50609865)
Project Period (FY) 2018-10-09 – 2022-03-31
Keywordsエキゾティック超伝導 / 電子構造 / 局所構造
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、実験的な制約のために電子構造研究の難しいエキゾティック超伝導候補物質の電子構造(および必要に応じて局所構造)を、顕微ARPESを主とした先端顕微分光によって明らかにすることを目的としていている。2019年度は以下に記す研究を進めた。
chiral d-波超伝導候補物質SrPtAsの軟X線ARPES実験により得られたフェルミ面およびバンド構造に対してモデル計算との比較を行い、超伝導機構の絞り込みに重要な各フェルミ面における層間のホッピングパラメータとスピンー軌道相互作用の見積もりを行った。
新層状超伝導体NaSn2(As2-xPx)系の電子構造および局所構造の解明に向けて、関連する超伝導体の開発を行った。
異常な超伝導物性を示すMNCl(M=Hf, Zr, Ti)の母物質の一つであるTiNClについて、昨年度の顕微光電子分光実験で観測された軟X線照射による金属化の可能性を検証するために、価電子帯及び内殻準位の軟X線照射依存性を測定した。その結果、軟X線照射により絶縁体のTiNClが金属化することを確認した。金属化の起源が、塩素原子の脱離による電子ドープであることを確認した。さらに、照射試料の磁化測定から超伝導の兆候も見出した。放射光照射による金属化について、論文にまとめ投稿した。
Snの原子価スキンプに伴う負のUによる超伝導が議論されているAg1-xSn1+xSe2超伝導体について、局所構造の観点からその可能性を調べるために、スペイン放射光施設ALBAにおいてEXAFSを行い、実験結果に対する解析を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究では、フォノン以外を電子対形成の媒介力とするエキゾティック超伝導の候補物質で、実験的な制約により電子構造の明らかになっていない超伝導体の電子構造、および必要に応じて局所構造を、第三世代放射光の先端顕微分光装置を活用して明らかにする。具体的には、(A) chiral d-波超伝導候補物質SrPtAsのフェルミ面およびバンド構造、(B) 新層状超伝導体NaSn2(As2-xPx)系の電子構造および局所構造、(C) 異常な超伝導物性を示すMNCl (M = Hf, Zr)のフェルミ面およびバンド構造を実験的に明らかにする。これらの研究をローマ大学Saini 教授およびヨーロッパ放射光施設の研究協力者と共同で行うことにより国際共同研究を加速する。
(A)については、SrPtAsのバンド構造とフェルミ面の観測に成功し、(B)については、母物質NaSn2As2のSn-As、Sn-Sn、As-Naの各結合の特徴及びその温度依存性を明らかにするなどすでに成果が出ている。(C)については、研究を進めている途中であるが、TiNClで新たな展開も生まれている。これに加えて、エキゾティック超伝導候補物質AgSnSeの局所構造の研究も開始した。これらの状況を総合的に考えて、上記の評価とした。

Strategy for Future Research Activity

現在進行中の研究を継続して進めるだけでなく、申請書に未記載のエキゾティック超伝導体候補物質にも研究対象を広げる。

Causes of Carryover

年度末に開催予定だった日本物理学会第75回年次大会が新型コロナウイルス感染症の拡大への対応で中止となったため、旅費として計上していた予算の一部が残った。旅費の一部として利用する計画だが、新型コロナウイルス感染症の拡大状況によっては出張が少なくなることが予想されるので、その場合には実験室での研究消耗品として使うことになる。

  • Research Products

    (29 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] Univ Roma La Sapienza(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      Univ Roma La Sapienza
  • [Int'l Joint Research] ALBA(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      ALBA
  • [Int'l Joint Research] ESRF(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      ESRF
  • [Int'l Joint Research] Recep Tayyip Erdogan University(トルコ)

    • Country Name
      TURKEY
    • Counterpart Institution
      Recep Tayyip Erdogan University
  • [Int'l Joint Research] Cardiff University(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Cardiff University
  • [Journal Article] Change in the electronic structure of the bismuth chalcogenide superconductor CsBi4-xPbxTe6 by dissociation of the bismuth dimers2020

    • Author(s)
      Okazaki Hiroyuki、Terashima Kensei、Billington David、Iwata Keiji、Wakita Takanori、Tanaka Masashi、Takano Yoshihiko、Muraoka Yuji、Yokoya Takayoshi
    • Journal Title

      Journal of Physics: Condensed Matter

      Volume: 32 Pages: 145501~145501

    • DOI

      10.1088/1361-648X/ab5e1a

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Superconducting properties of high-entropy-alloy tellurides M-Te (M: Ag, In, Cd, Sn, Sb, Pb, Bi) with a NaCl-type structure2020

    • Author(s)
      Kasem Md. Riad、Hoshi Kazuhisa、Jha Rajveer、Katsuno Masayoshi、Yamashita Aichi、Goto Yosuke、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 13 Pages: 033001~033001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab7482

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of RE123 high-Tc superconductors with a high-entropy-alloy-type RE site2020

    • Author(s)
      Shukunami Yuta、Yamashita Aichi、Goto Yosuke、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Physica C: Superconductivity and its Applications

      Volume: 572 Pages: 1353623~1353623

    • DOI

      10.1016/j.physc.2020.1353623

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Pressure Synthesis and Superconducting Properties of NaCl-Type In1-xPbxTe (x = 0-0.8)2020

    • Author(s)
      Katsuno Masayoshi、Jha Rajveer、Hoshi Kazuhisa、Sogabe Ryota、Goto Yosuke、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Condensed Matter

      Volume: 5 Pages: 14~14

    • DOI

      10.3390/condmat5010014

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improvement of superconducting properties by high mixing entropy at blocking layers in BiS2-based superconductor REO0.5F0.5BiS22019

    • Author(s)
      Sogabe Ryota、Goto Yosuke、Abe Tomohiro、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Miura Akira、Tadanaga Kiyoharu、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Solid State Communications

      Volume: 295 Pages: 43~49

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2019.04.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced superconductivity by Na doping in SnAs-based layered compound Na1+x Sn2?x As22019

    • Author(s)
      Yuwen Hao、Goto Yosuke、Jha Rajveer、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Pages: 083001~083001

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab2eb1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bulk superconductivity in a four-layer-type Bi-based compound La2O2Bi3Ag0.6Sn0.4S5.7Se0.32019

    • Author(s)
      Jha Rajveer、Goto Yosuke、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Nagao Masanori、Tanaka Isao、Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 13346

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49934-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Superconductivity in High-Entropy-Alloy Telluride AgInSnPbBiTe52019

    • Author(s)
      Mizuguchi Yoshikazu
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 88 Pages: 124708~124708

    • DOI

      10.7566/JPSJ.88.124708

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] μ-PES Studies on TiNCl and Quasi-two-dimensional Superconductor Na-intercalated TiNCl2019

    • Author(s)
      Kataoka Noriyuki、Terashima Kensei、Tanaka Masashi、Hosoda Wataru、Taniguchi Takumi、Wakita Takanori、Muraoka Yuji、Yokoya Takayoshi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 88 Pages: 104709~104709

    • DOI

      10.7566/JPSJ.88.104709

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature dependent local atomic displacements in NaSn2As2 system2019

    • Author(s)
      Pugliese G M、Stramaglia F、Goto Y、Terashima K、Simonelli L、Fujiwara H、Puri A、Marini C、Hacisalihoglu M Y、d’Acapito F、Yokoya T、Mizokawa T、Mizuguchi Y、Saini N L
    • Journal Title

      Journal of Physics: Condensed Matter

      Volume: 31 Pages: 425402~425402

    • DOI

      10.1088/1361-648X/ab2bd4

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層状塩化窒化物TiNClの光照射効果2020

    • Author(s)
      片岡範行, 田中将嗣, 寺嶋健成, 細田渉, 谷口拓海, 松本美香, 藤森伸一, 室隆桂之, 脇田高徳, 村岡祐治, 横谷尚睦
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
  • [Presentation] Determination of the Valence States and the Local Structures of Ag1-xSn1+xSe2 (x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.25 and 1.0)2019

    • Author(s)
      T. Wakita, E. Paris, K. Kobayashi, K. Terashima, M. Y. Hacisalihoglu, T. Ueno, F. Bondino,E. Magnano, I. Pis, L. Olivi, J. Akimitsu, Y. Muraoka, T. Yokoya, N. L. Saini
    • Organizer
      Internatinaol Conferenece on Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electronic structure of TiNCl and electron-doped TiNCl2019

    • Author(s)
      N. Kataoka, K. Terashima, M. Tanaka, W. Hosoda, T. Taniguchi, T. Wakita, Y. Muraoka, T. Yokoya
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of chemical pressure effect on electronic- and local crystal-structure in LaOBiCh2 system2019

    • Author(s)
      Kensei Terashima, Yuko Yano, Eugenio Paris, Yosuke Goto, Yoshikazu Mizugchi, Yoichi Kamihara, Takanori Wakita, Yuji Muraoka, Naurang L. Saini, Takayoshi Yokoya
    • Organizer
      MRM2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 層状窒化物超伝導体TiNClの電子構造2019

    • Author(s)
      片岡範行,寺嶋健成,田中将嗣,細田渉,谷口拓海,脇田高徳,村岡祐治,横谷尚睦
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] 軟X線顕微光電子分光を用いた層状窒化物超伝導体TiNClの電子構造研究2019

    • Author(s)
      片岡範行,寺嶋健成,田中将嗣,細田渉,谷口拓海,脇田高徳,村岡祐治,横谷尚睦
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [Presentation] SrPtAsの角度分解光電子分光2019

    • Author(s)
      寺嶋健成, 片岡範行, 谷口拓海, 齋藤有紀, 工藤一貴, 野原実, 村岡祐治, 横谷尚睦,
    • Organizer
      日本物理学会2019秋季大会
  • [Presentation] Ag1-xSn1+xSe2 (x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.25 及び1.0)の局所構造のx依存性2019

    • Author(s)
      脇田高徳,E. Paris,小林夏野,寺嶋健成,M. Y. Hacisalioglu,上野哲平,F. Bondino,E. Magnano,I. Pis,L. Olivi,秋光純,村岡祐治,横谷尚睦,N. L. Saini
    • Organizer
      日本物理学会2019秋季大会
  • [Presentation] SrSn2As2の電子状態と原子価不安定性2019

    • Author(s)
      竹田早英桂,赤羽裕香,後藤陽介,水口佳一,横谷尚睦,N.L. Saini,溝川貴司
    • Organizer
      日本物理学会2019秋季大会
  • [Presentation] BiS2 系層状化合物の新物質開発と超伝導発現条件2019

    • Author(s)
      水口佳一
    • Organizer
      日本物理学会2019 年秋季大会
    • Invited
  • [Presentation] Layered Tin Pnictides as a New Class of van der Waals-type  Superconductors2019

    • Author(s)
      Y. Goto
    • Organizer
      MRM2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bulk superconductivity induced via two-site substitution in La2O2M4S6-type layered oxychalcogenide La2O2Bi3Ag0.6Sn0.4S5.7Se0.32019

    • Author(s)
      R. Jha
    • Organizer
      MRM2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Superconductivity in layered tin pnictides with a van der Waals-type structure2019

    • Author(s)
      Y. Goto
    • Organizer
      ISS 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] BiS2-based layered superconductor with thick superconducting layers2019

    • Author(s)
      Y. Mizuguchi
    • Organizer
      Superstripes 2019
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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