2021 Fiscal Year Annual Research Report
Unified elucidation of the genuine electronic state and the mechanism of superconductivity in cuprates with different coordination numbers
Project/Area Number |
19H01841
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Research Institution | Sophia University |
Principal Investigator |
足立 匡 上智大学, 理工学部, 教授 (40333843)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20303894)
木村 宏之 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50312658)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 電子ドープ型銅酸化物 / T*型銅酸化物 / ミュオンスピン緩和 / X線吸収分光 / 精密結晶構造解析 |
Outline of Annual Research Achievements |
T'型銅酸化物Pr1.3-xLa0.7CexCuO4の単結晶を用いてホール抵抗率とミュオンスピン緩和の測定を行った。その結果、バルク超伝導を示すx=0.10-0.15では磁場に非線形なホール抵抗率が観測された。すなわちマルチキャリアが存在することがわかった。これらの試料は低温で反強磁性相関が発達することから、反強磁性相関によってフェルミ面上に仮想の電子/ホールポケットが生成することによってマルチキャリアが存在する可能性が高い。すなわち、T'型銅酸化物における超伝導には反強磁性層間が密接に関わっている可能性が高いと結論した。 無限層銅酸化物(Ca,Sr)1-xLaxCuO2の薄膜をパルスレーザー堆積法で作製し、様々な酸化還元条件でアニールを行った。その結果、x=0では酸素アニールによってCuO2面内の酸素欠損を補填することで、電子をドープしたx=0.11では還元アニールによって過剰酸素を取り除くことで、それぞれ電気伝導性が向上することを明らかにした。 as-sintered試料のT'構造La1.8Eu0.2CuO4とPr2CuO4では、各酸素サイトの占有率がほぼ同じであり、還元アニールによる酸素の変化も両者で違いがないことを中性子回折実験で明らかにした。一方、X線吸収微細構造測定では、アニールで超伝導化したLa1.8Eu0.2CuO4で多量の電子が存在するのに対し、非超伝導体のままであったPr2CuO4では電子量が一桁少ないことを突き止めた。これらの結果から、T'構造RE2CuO4の電子状態は、局所構造だけでなく、バルクの結晶構造(格子定数)にも依存する可能性を示し、ノンドープ超伝導の実現について言及した。 様々なCeドープ量と還元条件のT'型銅酸化物の精密構造解析を試みたが、本年度から再稼働させた中性子回折装置FONDERに様々な不具合が起こり、予定の実験を遂行できなかった。
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Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] In-situ uniaxial pressure cell for X-ray and neutron scattering experiments2023
Author(s)
G. Simutis, A. Bollhalder, M. Zolliker, J. Kuspert, Q. Wang, D. Das, F. Van Leeuwen, O. Ivashko, O. Gutowski, J. Philippe, T. Kracht, P. Glaevecke, T. Adachi, M. von Zimmermann, S. Van Petegem, H. Luetkens, Z. Guguchia, J. Chang, Y. Sassa, M. Bartkowiak and M. Janoschek
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Journal Title
Review of Scientific Instruments
Volume: 94
Pages: 013906(1-7)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Estimation of the on-site Coulomb potential and covalent state in La2CuO4 by muon spin rotation and density functional theory calculations2022
Author(s)
M. R. Ramadhan, B. Adiperdana, I. Ramli, D. P. Sari, A. E. Putri, U. Wydiaiswari, H. Rozak, W. N. Zaharim, A. Manaf, B. Kurniawan, M. I. Mohamed-Ibrahim, S. Sulaiman, T. Kawamata, T. Adachi, Y. Koike and I. Watanabe
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Journal Title
Physical Review Research
Volume: 4
Pages: 033044(1-10)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Fermi surface geometry and inhomogeneous electronic states in Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 (x = 0.05) with small superconducting volume fraction2021
Author(s)
Y. Matsuzawa, T. Morita, M. Arita, A. Giampietri, V. Kandyba, A. Barinov, A. Takahashi, Y. Nagakubo, T. Adachi, Y. Koike, A. Fujimori, N. L. Saini and T. Mizokawa
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 90
Pages: 054704(1-5)
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 角度分解光電子分光を用いた T’ 型銅酸化物高温超伝導体における不均一な還元アニール効果の研究2023
Author(s)
宮本将成, 堀尾眞史, 森谷要, 高橋晶, Malik Anjelh Baqiya, 辻川夕貴, 和田哲弥, Jacek Osiecki, Balasubramanian Thiagarajan, Craig Polley, 田中清尚, 小池洋二, 足立匡, 溝川貴司, 松田巌
Organizer
日本物理学会2023年春季大会
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[Presentation] Cu-spin correlation and multiple carriers in electron-doped high-Tc superconductor Pr2-x-yLayCexCuO42022
Author(s)
T. Adachi, Y. Nagakubo, Y. Komiyama, M. A. Baqiya, T. Ohgi, K. Tajima, T. Ishimoto, A. Takahashi, T. Konno, H. Kuwahara, T. Kawamata, Y. Koike, I. Watanabe, A. Koda, R. Kadono, T. Okada and S. Awaji
Organizer
29th International Confernce on Low Temperature Physics (LT29)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ferromagnetic fluctuations in heavily overdoped Bi-2201 cuprates2022
Author(s)
T. Adachi, Y. Komiyama, K. Kurashima, S. Onishi, H. Kuwahara, H. Kuroe, D. P. Sari, I. Watanabe, A. Koda, R. Kadono, T. Kawamata and Y. Koike
Organizer
13th International Confernce on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S HTSC 2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Reduction Effects in the Electron-Doped High-Tc Cuprates Pr2CuO4 Single Crystal Studied by X-ray Absorption Fine Structure and Transport Property2022
Author(s)
R. Okada, Y. Nagakubo, T. Udagawa, E. Takagaki, K. Kawabata, H. Kuwahara, M. Takahama, T. Taniguchi, S. Asano, K. Ishii, D. Matsumura, T. Tsuji, M. Fujita, T. Adachi
Organizer
The 35th International Symposium on Superconductivity (ISS2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Muon Positions and on-site Coulomb in La2CuO4 Investigated by Muon Spin Relaxation and Density Functional Theory Calculations2022
Author(s)
I. Watanabe, R. Ramadhan, S. Charoenphon, I. Ramli, D. P. Sari, A. E. Putri, U. Wydiaiswari, B. Kurniawan, T. Kawamata, T. Adachi, Y. Koike, H. Rozak, W. N. Zaharim, S. Sulaiman
Organizer
Asia-Pacific Conference on Condensed-Matter Physics
Int'l Joint Research
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[Presentation] ホールドープ型銅酸化物高温超伝導体 T’-La1.8-xEu0.2SrxCuO4 の 63Cu,139La-NMR2022
Author(s)
田村昂磨, Lee Yongsun, 長谷川佳紀, 深澤英人, 小堀洋, 大濱哲夫, 足立匡, 川股隆行, 春原稔樹, 塩坂浩太, 長岡凌生, 小池洋二
Organizer
日本物理学会2022年秋季大会
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[Presentation] X線吸収微細構造と輸送特性から見る 電子ドープ型銅酸化物Pr2CuO4単結晶における還元効果2022
Author(s)
岡田陸玖, 永久保侑祐, 宇田川崇, 高垣依里, 川端公貴, 桑原英樹, 高濱元史, 谷口貴紀, 浅野駿, 石井賢司, 松村大樹, 辻卓也, 藤田全基, 足立匡
Organizer
日本物理学会2022年秋季大会
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[Presentation] Using Uniaxial Stress to Probe the Relationship between Competing Superconducting States in a Cuprate with Spin-stripe Order2022
Author(s)
Z. Guguchia, D. Das, C. N. Wang, T. Adachi, N. Kitajima, M. Elender, F. Bruckner, S. Ghosh, V. Grinenko, T. Shiroka, M. Muller, C. Mudry, C. Baines, M. Bartkowiak, Y. Koike, A. Amato, J. M. Tranquada, H.-H. Klauss, C.W. Hicks, and H. Luetkens
Organizer
15th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (muSR2020)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Acoustic Plasmons in Electron- and Hole-Doped Cuprates Studied by Resonant Inelastic X-Ray Scattering at the Oxygen K Edge2022
Author(s)
N. Moritsuna, A. Matsumoto, J. Okamoto, A. Singh, H. Y. Huang, J. -H. Li, A. Takahashi, T. Konno, H. Sato, Y. Koike, T. Adachi, T. Mizokawa, C. T. Chen, D. J. Huang and A. Fujimori
Organizer
29th International Confernce on Low Temperature Physics (LT29)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Muon Position and Electronic State in La2CuO4 Investigated by Muon Spin Relaxation Measurements and Density Functional Theory Calculations2022
Author(s)
I. Watanabe, R. Ramadhan, S. Charoenphon, I. Ramli, D. P. Sari, A. E. Putri, U. Wydiaiswari, B. Kurniawan, T. Kawamata, T. Adachi, Y. Koike, H. Rozak, W. N. Zaharim and S. Sulaiman
Organizer
29th International Confernce on Low Temperature Physics (LT29)
Int'l Joint Research
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[Presentation] T'構造銅酸化物La1.8Eu0.2CUO4+α-δの結晶構造に対する還元アニール効果2022
Author(s)
藤田全基, 谷口貴紀, Wang Tong, 鳥居周輝, 神山崇, 大橋幸記, 川股隆行, 高松智寿, 足立匡, 加藤雅恒, 小池洋二
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体 T’-Pr1.7-xLa0.3CexCuO4 x = 0.05)の NMR2022
Author(s)
Lee Yongsun, 田村昂磨, 深澤英人, 大濱哲夫, 小堀洋, 永久保侑祐, 田島一輝, 川端公貴, 高橋晶, 川股隆行, 足立匡, 小池洋二
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] X線吸収微細構造からみる電子ドープ型銅酸化物 Pr1.3-xLa0.7CexCuO4のアンダードープ領域の電子状態2022
Author(s)
永久保侑祐, 田島一輝, 洲村拓哉, 高濱元史, 谷口貴紀, 浅野駿, 石井賢司, 松村大樹, 辻卓也, 桑原英樹, 藤田全基, 足立匡
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] Quantum Distributions of Magnetic Moment in La2CuO4 Revealed by Density Functional Theory Calculations and Muon Spin Relaxation Measurement2022
Author(s)
S. Charoenphon, M. R. Ramadhan, B. Adiperdana, I. Ramli, D. P. Sari, P. Reunchan, B. Kurniawan, M. I. Mohamed-Ibrahim, S. Sulaiman, T. Kawamata, T. Adachi, Y. Koike and I. Watanabe
Organizer
13th International Confernce on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S HTSC 2022)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Using uniaxial stress to probe the relationship between competing superconducting states in a cuprate with spin-stripe order2021
Author(s)
Z. Guguchia, D. Das, C.N. Wang, T. Adachi, N. Kitajima, M. Elender, F. Bruckner, S. Ghosh, V. Grinenko, T. Shiroka, M. Muller, C. Mudry, C. Baines, M. Bartkowiak, Y. Koike, A. Amato, J. M. Tranquada, H.-H. Klauss, C.W. Hicks, H. Luetkens
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2020
Int'l Joint Research
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[Presentation] 電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 の アンダードープ領域におけるホール抵抗率2021
Author(s)
永久保侑祐, 小宮山陽太, 田島一輝, 石本奨, 桑原英樹, 高橋晶, 川股隆行, 小池洋二, 岡田達典, 淡路智, 足立匡
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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[Presentation] Cu-Spin Correlation and Superconductivity in the Over-Reduced Single Crystals of the Electron-Doped T’-Cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 (x=0.10)2021
Author(s)
Y. Nagakubo, T. Sumura, T. Ishimoto, Y. Idei, Y. Komiyama, H. Kuwahara, Y. Koike, I. Watanabe, A. Koda, R. Kadono, T. Adachi
Organizer
Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Fe-substitution Effects on Ferromagnetic fluctuations in Heavily Overdoped Bi-2201 Cuprates2021
Author(s)
Y. Komiyama, S. Onishi, K. Kawabata, M. Harada, H. Kuwahara, H. Kuroe, K. Kurashima, T. Kawamata, Y. Koike, D. P. Sari, I. Watanabe, T. Adachi
Organizer
Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Hall resistivity in the electron-doped high-Tc cuprates Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 reduced by improved annealing2021
Author(s)
Y. Nagakubo, Y. Komiyama, K. Tajima, T. Ishimoto, H. Kuwahara, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, T. Kawamata, Y. Koike, T. Okada, S. Awaji, T. Adachi
Organizer
International Conference on Quantum Liquid Crystals 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Pseudogap Behavior in T’-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 and T’-La1.8Eu0.2CuO4-yFy Studied by 63,65Cu NMR2021
Author(s)
Y. Lee, M. Watai, H. Fukazawa, S. Kanamaru, M. Yamamoto, Y. Kohori, A. Takahashi, T. Sunohara, K. Shiosaka, T. Kawamata, K. Kawabata, K. Tajima, T. Adachi and Y. Koike
Organizer
International Conference on Quantum Liquid Crystals 2021
Int'l Joint Research
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