2021 Fiscal Year Annual Research Report
Superconductivity of SrTiO3 near a non-magnetic quantum critical point
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19H01844
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
富岡 泰秀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (60357572)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 量子常誘電 / 量子臨界点 / チタン酸ストロンチウム / 強誘電 / 酸素同位体置換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チタン酸ストロンチウム (SrTiO3) において、Srの一部を同価数異種イオンのCaやBa等で置換すると、強誘電体が生成され、さらに、Tiの一部をNbで置換すると、この強誘電体に電子ドーピングを施すことができる。浮遊帯域溶融 (floating zone; FZ) 法により、昨年度に引き続き、強誘電体に電子ドーピングを施した単結晶 [(a) Sr1-yCayTi1-xNbxO3 (y = 0.015), (b) Sr1-yBayTi1-xNbxO3 (y = 0.05)] を作製し、極低温における輸送現象の評価を行って、強誘電性が超伝導に与える影響を探索した。
(a) では、キャリアドープを施さない (x = 0) 場合、強誘電キュリー温度 TC(FE) ~ 30 Kの強誘電体が生成され、電子ドーピング量の増加とともに、TC(FE) は低下し、x ~ 0.002 になると、強誘電性が消失する。超伝導転移温度 Tc は、キャリア濃度 n が、約 10^20 cm^(-3) の時に最高値を示し、SrTi1-xNbxO3 よりも高いTc ~ 0.55 K を示す。
(b) においても同様に、x = 0 の場合、T(FE)C ~ 50 Kの強誘電体であるが、x = 0.007 付近になると、TC(FE) = 0 となって強誘電性が消失する。このTC(FE) = 0 となるキャリア濃度近傍の、x = 0.005 についての輸送現象評価から、Tc (ゼロ抵抗) = 0.75 K に達することを見出した。直流磁化率測定からも、0.7 K以下でマイスナー効果が現れ、すなわち、Tc = 0.7 Kのバルクの超伝導になっていることが確立された。これは、チタン酸ストロンチウム系物質群中最高値である。本研究より、チタン酸ストロンチウムの Tc は、強誘電性の影響で、エンハンスされることが示された。
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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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