BCS-BEC crossover in multiband iron-based superconductors

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00649
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Shibauchi Takasada 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水上 雄太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80734095)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 超伝導 / 電子構造 / ボーズ凝縮 / 電子ネマティック / 量子臨界点 / ボゴリューボフ準粒子 / 時間反転対称性 / マルチバンド

Outline of Final Research Achievements

Systematic measurements of FeSe-based superconductors reveal the influence of the multiband electronic structure on the BCS-BEC crossover physics. The substitution of Se sites with isovalent S suppresses the electronic nematic order, and our experimental results show that a more BEC-like superconducting state is achieved as a result of the disappearance of the nematic order. This result cannot be explained by the ratio of the superconducting gap to the Fermi energy, as expected for single-band superconductivity, and suggests the existence of other important parameters in multiband superconductivity. In particular, the new viewpoint of the ratio of interband to intraband interactions is revealed to be important in the BCS-BEC crossover physics.

Free Research Field

物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、今まで主に冷却原子系などに限られていたBCS-BECクロスオーバーの研究をより高い温度で実験可能な固体結晶の電子系において実現したものであり、さらに今まで全く考慮されていなかったマルチバンド電子構造の影響を初めて明らかにした点で学術的意義が高く、マルチバンドの電子状態におけるBCS-BECクロスオーバーという新しい研究領域の創出につながるものであると考えられる。特に、本研究により、今まで主に重要と考えられていた超伝導ギャップとフェルミエネルギーの比以外のパラメータの重要性を明らかにしたことで、超伝導のクロスオーバー相図や転移温度の上限に関する新しい指針を提示するものである。