2020 Fiscal Year Research-status Report
Observation of Andreev bound states in high-Tc cuprates by photoemission microscopy
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19K03749
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
岩澤 英明 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主幹研究員(定常) (90514068)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 角度分解光電子分光 / 銅酸化物高温超伝導体 / アンドレーエフ束縛状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
銅酸化物高温超伝導体はd波の超伝導対称性を有するため、(110)界面に分散を持たないゼロエネルギー・アンドレーエフ束縛状態の存在することが理論的に予測されている。実験的にも、アンドレーエフ束縛状態の存在はトンネル分光により広く実証されてきた。しかしながら、原理的に直接観測出来るはずの角度分解光電子分光（ARPES）を用いたアンドレーエフ束縛状態の報告例は存在しない。このことは、ARPES実験に必要な平坦な試料表面の作成が、銅酸化物高温超伝導体の(110)面では困難であったことに起因すると推測される。本研究は「試料の微細加工」・「試料のへき開・破砕の工夫」・「顕微ARPES」を組み合わせることで「非容易へき開面でのARPES手法」を確立し、銅酸化物高温超伝導体の(110)面に現れるアンドレーエフ束縛状態を直接的に観測することを目的としている。
昨年度は、La単銅酸化物高温超伝導体（LSCO）を微細加工することで、これまでAPRES測定が広く行われてきた(001)面だけではなく、(100)面でのマイクロARPESに成功していた。本年度は、同じく非容易へき開面である(110)面でのマイクロARPES測定ならびにアンドレーエフ束縛状態の観測を目的として研究を進めた。新型コロナウイルスの感染拡大により、当初予定していた海外放射光施設でのオンサイト実験は出来なかったが、スタンフォード放射光施設を利用したリモート実験を行った。その結果、（110）面での光電子強度の観測、さらにはフェルミ面やバンド分散の観測に成功し、アンドレーエフ束縛状態の直接観測に向けて大きく前進した。
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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
本年度は、入射光をマイクロ集光したマイクロARPESにより、La系銅酸化物高温超伝導体の(110)面の電子状態の測定を行った。マイクロビームの利用により、非容易へき開面である(110)面においても、ARPES実験を行うことに成功し、バンド分散やフェルミ面の観測に成功した。銅酸化物高温超伝導体において、(110)面のARPESの報告例はこれまでになく、アンドレーエフ束縛状態の直接観測に向けて重要なステップを踏むことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から、非容易へき開面である(100)/(110)面でのARPES測定の方法・手順を確立することが出来た。一方で、超伝導ギャップ内に現れると予測されるアンドレーエフ束縛状態を観測するためには、高分解能での測定が必要である。また、アンドレーエフ束縛状態が波数依存しないフラットバンドを形成するかどうかを検証するためには、波数依存性の測定を行う必要がある。これらの測定は長時間を必要とすることから、実験時間の有効活用ならびに測定の高効率化が必須である。そこで今後は、これまでのデータ・結果を踏まえて、主にリアルタイムでのデータ解析の効率化・高速化を測り、本研究課題の主目的であるアンドレーエフ束縛状態の波数依存性を精密に検証する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの感染拡大の推移を見ながら、海外放射光施設での利用実験を計画していたが、オンサイトでの実験は見送らざるをえない状況となり、使用計画の見直しが必要であったため。次年度使用額は、翌年度の海外旅費として合算して使用する予定である。
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[Journal Article] Electronic and crystal structures of (Na1-xCax)Cr2O4 with anomalous colossal magnetoresistance2020
Author(s)
Hitoshi Yamaoka, Eike F. Schwier, Yoshiya Yamamoto, Masashi Nakatake, Masahiro Sawada, Hiroya Sakurai, Naohito Tsujii, Masashi Arita, Hideaki Iwasawa, Munetaka Taguchi, Kenya Shimada, Jun'ichiro Mizuki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 102
Pages: 235150-1～11
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 次世代放射光施設 共用ビームライン検討状況ー軟X線ナノ吸収分光（XMCD）ビームラインー2021
Author(s)
今園孝志, 上野哲朗, 岩澤英明, 大坪嘉之, 堀場弘司, 宮脇淳, 中谷健, 藤井健太郎, 安居院あかね, 木村洋昭, 高橋正光
Organizer
第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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[Presentation] Low-energy electron-boson coupling in Sr2RuO42021
Author(s)
S. Ozawa, Iwasawa Hideaki, H. Oda, T. Yoshikawa, A. Kimura, M. Hashimoto, D. Lu, T. Muro, Y. Yoshida, I. Hase, Y. Aiura, S. Kumar, E. F. Schwier, K. Shimada
Organizer
The 25th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
Int'l Joint Research
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[Presentation] A15型超伝導体Nb3SnおよびNb3Alの高分解能光電子分光と電子フォノン相互作用2020
Author(s)
石坂仁志, 田北仁志, 宮下剛夫, Wumiti Mansuer, Eike F. Schwier, 島田賢也, 岩澤英明, 上田茂典, 石田茂之, 川島健司, 吉田良行, 伊豫彰, 永崎洋, 鬼頭聖, 井野明洋
Organizer
日本物理学会・2020年秋季大会
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[Presentation] 銅酸化物高温超伝導体La(2-x)SrxCuO4の多体相互作用の評価2020
Author(s)
尾田拓之慎, 岩澤英明, 小澤秀介, 矢野力三, 柏谷聡, 笹川崇男, E. F. Schwier, 島田賢也, 橋本信, Donghui Lu, 木村昭夫
Organizer
日本物理学会・2020年秋季大会
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