2021 Fiscal Year Annual Research Report
Superconductivity in new type of noncentrosymmetric crystal structure compounds
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19K03755
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
磯部 雅朗 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 上席研究員 (10354309)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 正男 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, ステーション長 (40222723)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 強相関電子系 / 空間反転対称性 / 電子構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間反転対称性の破れた超伝導では、反対称スピン軌道相互作用（ASOC）により、①クーパー対波動関数のパリティ混合、②上部臨界磁場のパウリ極限の増大が期待される。近年、本課題代表者は、対称中心を持たない新型結晶構造超伝導体BaIrSi2（空間群：C222, Tc～6 K, Hc2(0)～6 T）を合成発見した。本研究課題では、この低対称新型構造に由来する超伝導状態を明らかにすることで、空間反転対称性の破れた超伝導固有の特徴をより深く理解し、強磁場超伝導体設計の糸口を見いだすことを目的とする。
これまでに、BaIrSi2は典型的な２種超伝導体（GLパラメータkGL～90, コヒーレンス長x～7 nm, 磁場侵入長l～0.6μm）であり、その超伝導は電子格子結合定数lep～0.8程度の中間的結合力を持ったクーパー対形成によるものであることが分かった。さらに、ゼロ磁場/横磁場μSR測定からは、BaIrSi2の超伝導状態には時間反転対称性の破れはないこと、フェルミ面にノードを持たないフルギャップ超伝導であることが明らかになった。
加えて、新規合成発見した超伝導体BaRhSi2について構造解析、物性測定、第一原理計算による電子構造解析を行った。その結果、BaRhSi2は、Tc～5 K, Hc2(0)～4 T, kGL～90, x～8 nm, l～0.7μmの２種超伝導体であること、電子格子結合定数lep～0.6程度の弱結合超伝導であることが判明した。また、フェルミレベル近傍のASOCバンド分裂は、BaRhSi2で0.03 eV、BaIrSi2で0.07 eVと見積もられた。
本研究により、新型結晶構造を有する化合物群BaIrSi2, BaRhSi2の非対称局所構造歪みは大きく相当量のASOCフェルミ面分裂が期待されるものの、それのみでは異方的超伝導は発現しないことが明らかになった。
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