Two-dimensional superconductivity of heavy fermion by superlattices composed of rare earth intermetallic compounds

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23360010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: TERASHIMA Takahito 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (40252506)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 重い電子系 / 超伝導 / 希土類金属間化合物 / MBE / 2次元 / 人工超格子 / 空間反転対称性 / 上部臨界磁場

Research Abstract

We have succeeded to realize the two-dimensional superconductivity of the heavy fermion by using superlattices composed of superconducting CeCoIn5 and non-magnetic metal YbCoIn5. It is revealed that the superconducting transition occurs even in one-unit-cell thick layer of CeCoIn5, and extremely strong coupling superconductivity occurs in the two-dimensional CeCoIn5 layer. In the superlattices, it is suggested that the local inversion symmetry breaking at the interface between CeCoIn5 and YbCoIn5 gives rise to the peculiar angular variation of upper critical field Hc2, which can be interpreted as a strong suppression of the Pauli pair-breaking effect.

Research Products

• [Journal Article] Controllable Rashba Spin-Orbit Interaction in Artificially Engineered Superlattices Involving Heavy Fermion Superconductor CeCoIn_5 (2014)
  • Author(s): M.Shimozawa, S.K.Goh, R.Endo, R.Kobayashi, T.Watashige, Y.Mizukami, H.Ikeda, H.Shishido, Y.Yanase, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 112 Pages: 156404-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.156404
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Terahertz Conductivity of the Heavy-Fermion State in CeCoIn_5 (2013)
  • Author(s): M.Scheffler, T.Weig, M.Dressel, H.Shishido, Y.Mizukami, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 82 Pages: 043712-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.043712
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous Upper Critical Field in CeCoIn_5/YbCoIn_5 Superlattices with a Rashba-Type Heavy Fermion Interface (2012)
  • Author(s): S.K.Goh, Y.Mizukami, H.Shishido, D.Watanabe, S.Yasumoto, M.Shimozawa, M.Yamashita, T.Terashima, Y.Yanase, T.Shibauchi, A.I.Buzdin, and Y.Matsuda
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 109 Pages: 157006-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.157006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strong suppression of superconductivity by divalent ytterbium Kondo holes in CeCoIn_5 (2012)
  • Author(s): M.Shimozawa, T.Watashige, S.Yasumoto, Y.Mizukami, M.Nakamura, H.Shishido, S.K.Goh, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Pages: 144526-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.144526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extremely strong-coupling superconductivity in artificial two-dimensional Kondo lattices (2011)
  • Author(s): Y.Mizukami, H.Shishido, T.Shibauchi, M.Shimozawa, S.Yasumoto, D.Watanabe, M.Yamashita, H.Ikeda, T.Terashima, H.Kontani, and Y.Matsuda
  • Journal Title: Nature Physics Volume: 7 Pages: 849-853
  • DOI: 10.1038/nphys2112
  • Peer Reviewed
• [Presentation] NMR による重い電子系超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 におけるCe 層、Yb層ごとの分離測定 (2014)
  • Author(s): 山中隆義、下澤雅明、水上雄太、宍戸寛明、芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司、石田憲二
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] 重い電子系超伝導体CeCoIn_5 薄膜を用いた低温物性測定 (2014)
  • Author(s): 戸田琳太郎、遠藤僚太、下澤雅明、小林遼、吉川正基、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] 重い電子系超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5におけるNMR を用いた研究 (2013)
  • Author(s): 山中隆義、下澤雅明、水上雄太、宍戸寛明、芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司、石田憲二
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-28
• [Presentation] 重い電子系ABAB'型人工超格子における空間反転対称性の超伝導への影響 (2013)
  • Author(s): 遠藤僚太、Swee K.Goh、下澤雅明、小林遼、西山卓也、渡邊大樹、池田浩章、笠原成、柳瀬陽一、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-28
• [Presentation] 重い電子の電界制御 (2013)
  • Author(s): 綿重達哉、下澤雅明、安元智司、中村昌幸、池田浩章、笠原裕一、岩佐義宏、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] Alexander I. Buzdin、松田祐司、重い電子系二次元人工超格子CeCoIn_5(n)/YbCoIn_5(5)におけるFFLO 状態の検証 (2013)
  • Author(s): 渡邊大樹、Swee K.Goh,水上雄太、宍戸寛明、安元智司、山下穣、寺嶋孝仁、芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] 空間反転対称性の破れを導入した人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5の作製と評価 (2013)
  • Author(s): 下澤雅明、Swee K.Goh、安元智司、渡邊大樹、綿重達哉、西山卓也、水上雄太、池田浩章、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] Ce_<1-x>Yb_xCoIn5 エピタキシャル薄膜の輸送係数測定 (2012)
  • Author(s): 下澤雅明、綿重達哉、安元智司、中村昌幸、水上雄太、宍戸寛明、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会第67回年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] Ce_<1-x>YbxCoIn_5 のエピタキシャル薄膜の作製と評価 (2012)
  • Author(s): 綿重達哉、下澤雅明、安元智司、中村昌幸、水上雄太、宍戸寛明、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会第67回年会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 希土類金属間化合物における超伝導超格子の作製と超伝導性 (2011)
  • Author(s): 寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] 人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 の2 次元近藤格子における強結合超伝導 (2011)
  • Author(s): 水上雄太、安元智司、宍戸寛明、下澤雅明、山下穣、渡邊大樹、池田浩章、芝内孝禎、寺嶋孝仁、紺谷浩、松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 の作製による2 次元重い電子超伝導の創出 (2011)
  • Author(s): 安元智司、水上雄太、宍戸寛明、山下穣、千秋義紀、渡邊大樹、芝内孝禎、松田祐司、寺嶋孝仁
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Remarks]
  • URL: http://www.ltm.kyoto-u.ac.jp/nanouji/