エピタキシャル薄膜を用いた鉄系高温超伝導機構の解明

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21740254
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 笠原 成 京都大学, 低温物質科学研究センター, 研究員 (10425556)
• Keywords: 強相関電子系 / 低温物性 / 物性実験 / 超伝導物性(その他)

Research Abstract

本研究では、鉄系高温超伝導体の発現機構解明を目指し、エピタキシャル薄膜の作製と、これと相補する純良単結晶試料の育成、並びにこれらを基盤とした精密物性測定を行った。特に、等原子価置換により超伝導が発現する鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の純良単結晶育成に成功し、系統的輸送現象の測定や磁気量子振動の観測、核磁気共鳴測定等により、超伝導転移温度が最も高くなる最適置換近傍において、非フェルミ液体的な輸送現象や強い多体相互作用の存在を示し、量子臨界点的な揺らぎが超伝導と密接に関連していることを示した。一方、本物質の超伝導状態について、磁場侵入長、熱伝導度等の準粒子敏感な測定から、超伝導ギャップ関数がラインノード構造を持ち、鉄系高温超伝導体の超伝導ギャップ構造が非ユニバーサルであることを示した。これらの結果は、鉄系超伝導体の超伝導発現機構が非従来型であることを強く示唆する重要な結果である。又、類縁物質であるCaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の単結晶作製に成功し、この系に固有の格子コラプス転移の存在を明らかにするとともに、格子コラプス転移を挟んだ系統的輸送現象測定から、非フェルミ液体的な電子輸送現象と超伝導の強い相関を明らかにした。エピタキシャル薄膜においては、本研究によってラインノード構造を持つことが明らかになったBaFe_2(As_<1-x>P_x)_2について、今後、超伝導接合の作製を行うことにより、鉄系の超伝導体の対称性に関するより詳細な議論が可能になると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Abrupt recovery of Fermi-liquid transport following the collapse of the c axis in CaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 single crystals (2011)
  • Author(s): S.Kasahara, T.Shibauchi, Y.Nakai, K.Hashimoto, H.Ikeda, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: Vol.83 Pages: 060505(R)-1060505(R)-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly Reduced Anatase TiO_2 Thin Films Obtained via Low-Temperature Reduction (2011)
  • Author(s): Atsushi Kitada, Shigeru Kasahara, Takahito Terashima, Kazuyoshi Yoshimura, Yoji Kobayashi, Hiroshi Kageyama
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: Vol.4 Pages: 035801-1-035801-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two- and Three-Dimensional Fermi Surfaces and their Nesting Properties in Superconducting BaFe_2(As_<1-x>P_x) (2011)
  • Author(s): T.Yoshida, I.Nishi, S.Ideta, A.Fujimori, M.Kubota, K.Ono, S.Kasahara, T.Shibauchi, T.Terashima, Y.Matsuda, H.Ikeda, R.Arita
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: Vol.106 Pages: 117001-1-117001-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orbital-Independent Superconducting Gaps in Iron-Pnictides (2011)
  • Author(s): T.Shimojima, F.Sakaguchi, K.Ishizaka, Y.Ishida, T.Kiss, M.Okawa, T.Togashi, C.T.Chen, S.Watanabe, M.Arita, K.Shimada, H.Namatame, M.Taniguchi, K.Ohgushi, S.Kasahara, T.Terashima, T.Shibauchi, Y.Matsuda, A.Chainani, S.Shin
  • Journal Title: Science Volume: Vol.332 Pages: 564-567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution from non-Fermi- to Fermi-liquid transport via isovalent doping in BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 superconductors (2010)
  • Author(s): S.Kasahara T.Shibauchi, K.Hashimoto, K.Ikada, S.Tonegawa, R.Okazaki, H.Shishido, H.Ikeda, H.Takeya, K.Hirata, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: Vol.81 Pages: 184519-1-184519-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Line nodes in the energy gap of superconducting BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 single crystals as seen via penetration depth and thermal conductivity (2010)
  • Author(s): K.Hashimoto, M.Yamashita, S.Kasahara, Y.Senshu, N.Nakata, S.Tonegawa, K.Ikada, A.Serafin, A.Carrington, T.Terashima, H.Ikeda, T.Shibauchi, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: Vol.81 Pages: 220501(R)-1220501(R)-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific heat versus field in the 30 K superconductor BaFe_2(As_<0.7>P_<0.3>)_2 (2010)
  • Author(s): J.S.Kim, P.J.Hirschfeld, G.R.Stewart, S.Kasahara, T.Shibauchi, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: Vol.81 Pages: 184519-1-184519-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic Superconducting Properties of Optimally Doped BaFe_2(As_0.65P_0.35)_2 under Pressure (2010)
  • Author(s): S.K.Goh, Y.Nakai, K.Ishida, L.E.Klintberg, Y.Ihara, S.Kasahara, T.Shibauchi, Y.Matsuda, T.Terashima
  • Journal Title: Physical Review B Volume: Vol.82 Pages: 094502-1-094502-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unconventional Superconductivity and Antiferromagnetic Quantum Critical Behavior in the Isovalent-Doped BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 (2010)
  • Author(s): Y.Nakai, T.Iye, S.Kitagawa, K.Ishida, H.Ikeda, S.Kasahara, H.Shishido, T.Shibauchi, Y.Matsuda, T.Terashima
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: Vol.105 Pages: 107003-1-107003-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical Pressure and Physical Pressure in BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 (2010)
  • Author(s): L.E.Klintberg, S.K.Goh, S.Kasahara, Y.Nakai, K, Ishida, M.Sutherland, T.Shibauchi, Y.Matsuda, T.Terashima
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: Vol.79 Pages: 123706-1-123706-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge doping-induced quasiparticle scattering in iron-pnictide superconductors as probed by vortex pinning (2010)
  • Author(s): C.J.van der Beek, M.Konczykowski, S.Kasahara, T.Terashima, R.Okazaki, T.Shibauchi, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: Vol.105 Pages: 267002-1-267002-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferromagnetic fluctuations in iron pnictide superconductor BaFe_2(As_<0.67>P_<0.33>)_2 investigated by ^<31>P NMR (2010)
  • Author(s): Yusuke Nakai, Tetsuya Iye, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Shigeru Kasahara, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Takahito Terashima
  • Journal Title: Physica C Volume: Vol.470 Pages: S420-S421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity induced by isovalent doping in single crystals of BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 (2010)
  • Author(s): S.Kasahara, K.Hashimoto, R.Okazaki, H.Shishido, M.Yamashita, K.Ikada, S.Tonegawa, N.Nakata, Y.Sensyu, H.Takeya, K.Hirata, T.Shibauchi, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Physica C Volume: Vol.470 Pages: S462-S463
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of FeSe single crystals (2010)
  • Author(s): Hiroyuki Takeya, Shigeru Kasahara, Kazuto Hirata, Takashi Mochiku, Akira Sato, Yoshihiko Takano
  • Journal Title: Physica C Volume: Vol.470 Pages: S497-S498
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 化学的圧力による111系鉄ニクタイドの基底状態制御 (2011)
  • Author(s): 笠原成, 橋本顕一郎, 勝股亮, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 磁場侵入長による等価P置換された鉄砒素系超伝導体の準粒子励起 (2011)
  • Author(s): 橋本顕一郎, 勝股亮, 笠原成, 寺嶋孝仁, K.Cho, M.A.Tanatar, R.Prozorov, A.Carrington, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の正方晶相における回転対称性の破れ (2011)
  • Author(s): 史宏杰, 笠原成, 岡崎竜二, 山下穣, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2のバンド構造とフェルミ面の組成依存性 (2011)
  • Author(s): 西一郎, 出田真一郎, 吉田鉄平, 藤森淳, 笠原成, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 松田祐司, 中島正道, 内田慎一, 富岡泰秀, 伊藤利充, 木方邦宏, 李哲虎, 伊豫彰, 永崎洋, 久保田正人, 小野寛太, 池田浩章, 有田亮太郎
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の超伝導ギャップの観測 (2011)
  • Author(s): 吉田鉄平, 西一郎, 出田真一郎, 藤森淳, 笠原成, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 松田祐司, 中島正道, 内田慎一, 富岡泰秀, 伊藤利充, 木方邦宏, 李哲虎, 伊豫彰, 永崎洋, 久保田正人, 小野寛太, 池田浩章, 有田亮太郎
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] CaFe_2(As_<1-x>P_x)_2のNMR/NQR (2011)
  • Author(s): 中井祐介, 前川紘紀, 北川俊作, 家哲也, 石田憲二, 笠原成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の磁性と超伝導のNMRによる研究 (2011)
  • Author(s): 家哲也, 中井祐介, 北川俊作, 石田憲二, 笠原成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2011年年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学(新潟県新潟市)
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] Flux Pinning and Quasi-particle Scattering in Charge-Doped Iron-Based Superconductors (2011)
  • Author(s): Kees van der Beek, S.Demirdis, M.Konczykowski, S.Kasahara, T.Terashima, R.Okazaki, T.Shibauchi, Yuji Matsuda
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] Strong Pinning and Nonlinear Creep Barriers in Jron-Pnictide Superconductors (2011)
  • Author(s): S.Demirdis, M.Konczykowski, C.J.van der Beek, R.Prozorov, S.Kasahara, T.Shibauchi, Yuji Matsuda
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] Flux Creep associated with Strong Pinning in Isovalently Doped Iron-Based Superconductors (2011)
  • Author(s): M.Konczykowski, S.Demirdis, C.J.van der Beek, R.Prozorov, M.Tanatar, P.C.Canfield, S.Kasahara, T.Shibauchi, Y.Matsuda
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] Specific Heat to 35 T in P-doped and Co-doped BaFe_2As_2 : Evidence for Nodes or Not? (2011)
  • Author(s): G.R.Stewart, J.S.Kim, P.J.Hirschfeld, F.Ronning, K.Gofryk, A.S.Sefat, S.Kasahara, T.Shibauchi T Terashima, Y.Matsuda
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] Robust nodal gap structure in BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 with P doping revealed by magnetic penetration depth measurements (2011)
  • Author(s): Kenichiro Hashimoto, Ryo Katsumata, Sho Tonegawa, Shigeru Kasahara, Takahito Terashima, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Alessandro Serafin, Antony Carrington
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] Magnetic Torque Evidence for Broken Rotational Symmetry in the Tetragonal Phase of BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 Single Crystals (2011)
  • Author(s): Shigeru Kasahara, Hongjie Shi, Ryuji Okazaki, Kenichiro Hashimoto, Minoru Yamashita, Takasada Shibauchi, Takahito Terashima, Yuji Matsuda
  • Organizer: American Physical Society, 2011 March Meeting
  • Place of Presentation: Dallas, Texas, USA
  • Year and Date: 20110321-20110325
• [Presentation] 鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2における対称性の破れ (2010)
  • Author(s): 笠原成
  • Organizer: 第18回渦糸物理国内会議
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構システム計算科学センター(東京)
  • Year and Date: 20101201-20101203
• [Presentation] Isovalent phosphorus doping as a model system to study Fe-pnictides (2010)
  • Author(s): 笠原成
  • Organizer: JSPS A3 Foresight Program"Joint Research on Novel Properties of Complex Oxides"Autumn School for Young Scientists
  • Place of Presentation: Kyoto(Japan)
  • Year and Date: 20101123-20101126
• [Presentation] 低温還元反応による還元アナターゼTiO_2薄膜の電子物性制御 (2010)
  • Author(s): 北田敦, 笠原成, 寺嶋孝仁, 小林洋治, 吉村一良, 陰山洋
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] 磁場侵入長測定からみたBaFe_2(As_<1-x>P_x)_2における超伝導ギャップ構造のドープ依存性 (2010)
  • Author(s): 勝股亮, 橋本顕一郎, B.Anna, 利根川翔, 笠原成, 山下穣, 寺嶋孝仁, A.Serafin, A.Carrington, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] 鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2の低P濃度域におけるNMR (2010)
  • Author(s): 家哲也, 中井祐介, 北川俊作, 石田憲二, 笠原成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] 鉄系超伝導体BaFe_2(As_<1-x>P_x)の高P濃度域におけるNMR (2010)
  • Author(s): 中井祐介, S.K.Goh, 家哲也, 北川俊作, 石田憲二, 笠原成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] CaFe_2(As, P)_2単結晶におけるT-cT構造相転移と超伝導 (2010)
  • Author(s): 笠原成, 中井祐介, 橋本顕一郎, 石田憲二, 池田浩章, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] 鉄系超伝導体の角度分解熱伝導率測定による超伝導ギャップ構造の研究 (2010)
  • Author(s): 千秋義紀, 永田真己, 橋本顕一郎, 山下穣, 芝内孝禎, 松田祐司, 笠原成, 寺嶋孝仁, 齊藤拓, 深澤英人, 小堀洋, 木方邦宏, 伊豫彰, 李哲虎, 永崎洋
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2におけるフェルミ面の3次元構造 (2010)
  • Author(s): 吉田鉄平, 西一郎, 出田真一郎, 藤森淳, 笠原成, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 松田祐司, 久保田正人, 小野寛太, 池田浩章, 有田亮太郎
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] LiFe(As, Pn)純良単結晶の物性 (2010)
  • Author(s): 笠原成, 橋本顕一郎, 勝股亮, 利根川翔, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会2010年分科会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] Isovalent phosphorus doping as a model system to study Fe-pnictides (2010)
  • Author(s): 笠原成
  • Organizer: International Mini Workshop on Iron-Based Superconductors
  • Place of Presentation: Kyoto(Japan)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-04