中性子散乱による鉄系超伝導体のスピン揺動の研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24340090
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 李 哲虎 独立行政法人産業技術総合研究所, 省エネルギー研究部門, 研究グループ付 (80358358)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 鉄系超伝導体 / 中性子非弾性散乱 / スピン揺動 / レゾナンスモード

Outline of Annual Research Achievements

本年度は中性子非弾性散乱実験に用いるオーバードープ領域のBa1-xKxFe2As2単結晶、及びアンダードープのBa(Fe,Co)2As2の単結晶作製を行った。これら作製した単結晶を各組成毎にアセンブルし、実験に用いた。
Ba1-xKxFe2As2のスピン揺動の測定では、超伝導ギャップ以下で観測されるレゾナンスピークがx=0.84以上で消失することを見いだした。一方、超伝導ギャップよりも高エネルギー側の磁気散乱強度は超伝導転移温度以下で増加した。この磁気散乱強度の増加はスピンエキシトンを起源とするスピンレゾナンスでは説明できない。状態密度のリノーマリゼーションか、或は軌道揺らぎを起源とするピークである可能性が考えられ、オーバードープ領域で超伝導の対称性が変化した可能性がある。磁気相関がドープとともに弱まり、磁気揺らぎの超伝導クーパー対形成への寄与がオーバードープ領域で小さくなったものと思われる。偏極中性子非弾性散乱実験ではBa(Fe,Co)2As2のアンダードープ領域を調べた。オプティマムドープ領域で観測されたスピン空間異方性はアンダードープでも観測されたが、Coオプティマムドープの試料よりも不明瞭であった。超伝導ギャップエネルギーが小さく、スピン空間異方性による差が得られにくいためだと思われる。
以上の結果は、超伝導の発現に果たす磁性の役割はアンダードープ及びオプティマムドープ領域では大きく、オーバードープ領域では小さいことを示唆している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identifying the 'fingerprint' of antiferromagnetic spin fluctuations in iron pnictide superconductors (2015)
  • Author(s): M. P. Allan, Kyungmin Lee, A. W. Rost, M. H. Fischer, F. Massee, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, T-M. Chuang, J. C. Davis, and Eun-Ah Kim
  • Journal Title: Nature Phys. Volume: 11 Pages: 177-182
  • DOI: 10.1038/nphys3187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two distinct superconducting states in KFe2As2 under high pressure (2014)
  • Author(s): T. Terashima, K. Kihou, K. Sugii, N. Kikugawa, T. Matsumoto, S. Ishida, C. H. Lee A. Iyo, H. Eisaki, and S. Uji
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 89 Pages: 134520-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.134520
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity at 4.4 K in Ba2Bi3 (2014)
  • Author(s): A. Iyo, Y. Yanagi, S. Ishida, K. Oka, Y. Yoshida, K. Kihou, C. H. Lee, H. Kito, N. Takeshita, I. Hase, T. Yanagisawa, T. Kinjo, T. Nishio, and H. Eisaki
  • Journal Title: Supercond. Sci. Technol. Volume: 27 Pages: 072001-1-5
  • DOI: 10.1088/0953-2048/27/7/072001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Electronic structure of BaNi2P2 observed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2014)
  • Author(s): S. Ideta, T. Yoshida, M. Nakajima, W. Malaeb, H. Kito, H. Eisaki, A. Iyo, Y. Tomioka, T. Ito, K. Kihou, C. H. Lee, Y. Kotani, K. Ono, S. K. Mo, Z. Hussain, Z.-X. Shen, H. Harima, S. Uchida, and A. Fujimori
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 89 Pages: 195138-1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.195138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Normal-state charge dynamics in doped BaFe2As2: Roles of doping and necessary ingredients for superconductivity (2014)
  • Author(s): M. Nakajima, S. Ishida, T. Tanaka, K. Kihou, Y. Tomioka, T. Saito, C. H. Lee, H. Fukazawa, Y. Kohori, T. Kakeshita, A. Iyo, T. Ito, H. Eisaki, and S. Uchida
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 4 Pages: 5873-1-6
  • DOI: 10.1038/srep05873
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Strong electronic correlations in iron pnictides: Comparison of the optical spectra for BaFe2As2-related compounds (2014)
  • Author(s): M. Nakajima, S. Ishida, T. Tanaka, K. Kihou, Y. Tomioka, T.Saito, C. H. Lee, H. Fukazawa, Y. Kohori, T. Kakeshita, A. Iyo, T. Ito, H. Eisaki, and S. Uchida
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 83 Pages: 104703-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.104703
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anisotropy of incommensurate magnetic excitations in slightly overdoped Ba0.5K0.5Fe2As2 probed by polarized inelastic neutron scattering experiments (2014)
  • Author(s): N. Qureshi, C. H. Lee, K. Kihou, K. Schmalzl, P. Steffens, and M. Braden
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 90 Pages: 100502(R)-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.100502
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Vortex lattice structure in BaFe2(As0.67P0.33)2 by the small-angle neutron scattering technique (2014)
  • Author(s): R. Morisaki-Ishii, H. Kawano-Furukawa, A. S. Cameron, L. Lemberger, E. Blackburn, A. T. Holmes, E. M. Forgan, L. M. DeBeer-Schmitt, K. Littrell, M. Nakajima, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, S. Uchida, J. S. White, C. D. Dewhurst, J. L. Gavilano, and M. Zolliker
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 90 Pages: 125116-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.125116
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic magnetic form factor in a detwinned single crystal of BaFe2As2 (2014)
  • Author(s): K. Kodama, M. Ishikado, S. Wakimoto, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, and S. Shamoto
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 90 Pages: 144510-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.144510
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evidence of a universal relation between electron-mode coupling and Tc in Ba1－xKxFe2As2 superconductor from laser angle-resolved photoemission spectroscopy (2014)
  • Author(s): W. Malaeb, T. Shimojima, Y. Ishida, T. Kondo, K. Okazaki, Y. Ota, K. Ohgushi, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, S. Ishida, M. Nakajima, S. Uchida, H. Fukazawa, T. Saito, Y. Kohori, and S. Shin
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 90 Pages: 195124-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.195124
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anisotropy of the superconducting gap in the iron-based superconductor BaFe2(As1-xPx)2 (2014)
  • Author(s): T.Yoshida,S.Ideta,T.Shimojima,W.Malaeb,K.Shinada,H.Suzuki,I.Nishi,A.Fujimori,K.Ishizaka,S.Shin,Y.Nakashima,H.Anzai,M.Arita,A.Ino,H.Namatame,M.Taniguchi,H.Kumigashira,K.Ono,S.Kasahara,T.Shibauchi,T.Terashima,Y.Matsuda,M.Nakajima,S.Uchida,Y.Tomioka,T.Ito,K.Kihou,C.H.Lee,A.Iyo,H.Eisaki,他５名
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 4 Pages: 7292-1-6
  • DOI: 10.1038/srep07292
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 鉄系超伝導体の非弾性散乱 (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、堀金和正、木方 邦宏、藤田慧、J. Park、Florian Waßer、N. Qureshi、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • Organizer: Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第13回「強相関電子系の物理」
  • Place of Presentation: 茨城県、東海村
  • Year and Date: 2014-12-02
  • Invited
• [Presentation] 中性子散乱による鉄系超伝導体の研究 (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、堀金和正、木方 邦宏、藤田慧、N. Qureshi、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • Organizer: 第14回琉球物性研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学（沖縄）
  • Year and Date: 2014-11-22
• [Presentation] Anisotropic resonance peaks in iron-based superconductors studied by neutron scattering (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • Organizer: 27th International Conference on Low Temperature Physics
  • Place of Presentation: ブエノスアイレス（アルゼンチン）
  • Year and Date: 2014-08-11
• [Presentation] Spin Resonances of iron-based superconductors studied by neutron scattering (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、J. Park、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、藤田慧、堀金和正、Florian Waßer、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • Organizer: Seminar
  • Place of Presentation: ケルン（ドイツ）
  • Year and Date: 2014-07-23
  • Invited
• [Presentation] Anisotropic resonance peaks in BaFe2(As,P)2 studied by neutron scattering (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • Organizer: SCES2014
  • Place of Presentation: Grenoble（フランス）
  • Year and Date: 2014-07-09
• [Presentation] Anisotropic Resonance Peaks in Iron-Based Superconductors Studied by Neutron Scattering (2014)
  • Author(s): 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • Organizer: ACNS2014
  • Place of Presentation: Knoxville（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-06-03