コドーピングによる高臨界温度鉄系超伝導体の創成と超伝導増強因子の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400372
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 工藤 一貴 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40361175)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 鉄系超伝導体 / コドープ

Outline of Annual Research Achievements

鉄系122型を対象として開始した本研究を、他の系(鉄系112型)に発展させることができた。
鉄系超伝導体の新しい型である112型の化合物Ca1-xRExFeAs2 (RE = 希土類元素) は、単斜晶の結晶構造を持ち、FeAs層とAsジグザグ鎖の交互積層からなる。超伝導転移温度 Tc は RE = Laのとき35 K、RE = Pr, Nd, Sm, Eu, Gdのとき10-15 K である。RE = Ceのときは超伝導を示さない。
平成27年度は、112型 Ca1-xRExFeAs2 (RE = La, Ce, Pr, Nd) に Sb をコドープして負の化学圧力を印加すると、超伝導が著しく増強されることを明らかにした。Ca1-xLaxFeAs2 に Sb をコドープすると、Tc が 47 Kまで上昇した。この Tc は、鉄系 1111 型に次いで 2 番目に高い値である。Sb コドープの効果は RE = Ce, Pr, Nd の場合にも現れ、Sb をコドープした Ca1-xRExFeAs2 (RE = Ce, Pr, Nd) は Tc = 43 Kを示した。112 型では、a 軸方向の As-Fe-As 結合角が最適値とほぼ一致する一方で、b軸方向の結合角が最適値よりも小さい。単結晶構造解析の結果から、 Sb をドープすると b 軸長が伸び、b軸方向の結合角が最適値に近づくことが分かった。b 軸長を a 軸長と同程度の長さまで伸ばすことができれば、112型超伝導体の Tc は 50 Kを越えるかもしれない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Sciences(China)
  • Country Name: China
  • Counterpart Institution: Chinese Academy of Sciences
• [Int'l Joint Research] IVIC/Universidad Central de Venezuela(Venezuela)
  • Country Name: Venezuela
  • Counterpart Institution: IVIC/Universidad Central de Venezuela
• [Journal Article] A new way to synthesize superconducting metal-intercalated C60 and FeSe (2016)
  • Author(s): Y. Takahei, K. Tomita, Y. Itoh, K. Ashida, J.-H. Lee, N. Nishimoto, T. Kimura, K. Kudo, Minoru Nohara, Y. Kubozono, T. Kambe
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 18931 (1-7)
  • DOI: 10.1038/srep18931
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High-resolution magnetic penetration depth and inhomogeneities in locally noncentrosymmetric SrPtAs (2016)
  • Author(s): J. F. Landaeta, S. V. Taylor, I. Bonalde, C. Rojas, Y. Nishikubo, K. Kudo, M. Nohara
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 93 Pages: 064504 (1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.064504
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Observation of momentum-resolved charge fluctuations proximate to the charge-order phase using resonant inelastic x-ray scattering (2016)
  • Author(s): M. Yoshida, K. Ishii, M. Naka, S. Ishihara, I. Jarrige, K. Ikeuchi, Y. Murakami, K. Kudo, Y. Koike, T. Nagata, Y. Fukada, N. Ikeda, J. Mizuki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 23611 (1-8)
  • DOI: 10.1038/srep23611
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhancement of critical current density in a Ca0.85La0.15Fe(As0.92Sb0.08)2 superconductor with Tc = 47 K through 3 MeV proton irradiation (2016)
  • Author(s): A. Park, A. Mine, T. Yamada, F. Ohtake, H. Akiyama, Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai, Y. Kitahama, T. Mizukami, K. Kudo, M. Nohara, H. Kitamura
  • Journal Title: Superconductor Science and Technology Volume: 29 Pages: 055006 (1-6)
  • DOI: 10.1088/0953-2048/29/5/055006
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparative ARPES Study on Iron-Platinum-Arsenide Superconductor Ca10(Pt4As8)(Fe2－xPtxAs2)5 (x = 0.25 and 0.42) (2015)
  • Author(s): M. Sunagawa, R. Yoshida, T. Ishiga, K. Tsubota, T. Jabuchi, J. Sonoyama, S. Kakiya, D. Mitsuoka, K. Kudo, M. Nohara, K. Ono, H. Kumigashira, T. Oguchi, T. Wakita, Y. Muraoka, T. Yokoya
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 84 Pages: 055001(1-2)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.055001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Superconductivity in MgPtSi: An orthorhombic variant of MgB2 (2015)
  • Author(s): K. Kudo, K. Fujimura, S. Onari, H. Ota, M. Nohara
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 91 Pages: 174514 (1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.174514
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Suppression of Nonmagnetic Insulating State by Application of Pressure in Mineral Tetrahedrite Cu12Sb4S13 (2015)
  • Author(s): S. Kitagawa, T. Sekiya, S. Araki, T. C. Kobayashi, K. Ishida, T. Kambe, T. Kimura, N. Nishimoto, K. Kudo, M. Nohara
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 84 Pages: 093701 (1-4)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.093701
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of High-Pressure and Multi-Frequency ESR System and Its Application to Quantum Spin System (2015)
  • Author(s): T. Sakurai, R. Matsui, K. Kawasaki, S. Okubo, H. Ohta, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, K. Kudo, Y. Koike
  • Journal Title: Applied Magnetic Resonance Volume: 46 Pages: 1007-1012
  • DOI: 10.1007/s00723-015-0660-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Frequency Extension to the THz Range in the High Pressure ESR System and Its Application to the Shastry－Sutherland Model Compound SrCu2(BO3)2 (2015)
  • Author(s): H. Ohta, T. Sakurai, R. Matsui, K. Kawasaki, Y. Hirao, S. Okubo, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, K. Kudo, Y. Koike
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B Volume: 119 Pages: 13755-13761
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b03664
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Doping-enhanced antiferromagnetism in Ca1-xLaxFeAs2 (2015)
  • Author(s): S. Kawasaki, T. Mabuchi, S. Maeda, T. Adachi, T. Mizukami, K. Kudo, M. Nohara, G.-q. Zheng
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 92 Pages: 180508(R) (1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.180508
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] PドープCrAsにおけるヘリカル磁性の抑制と量子臨界現象 (2016)
  • Author(s): 工藤一貴，松尾元太，西本直生，竹内貴亮，藤村一徳，野原実
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] Ir1-xPtxTe2の共鳴X線散乱 (2016)
  • Author(s): 田久保耕，和達大樹，大槻太毅，溝川貴司，R. Sutarto，F. He，石井賢司，卞舜生，工藤一貴，松尾元太，石井博文，小林正和，野原実
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] SrCu2(BO3)2のテラヘルツ領域における圧力下ESR測定II (2016)
  • Author(s): 平尾祐樹，櫻井敬博，太田仁，大久保晋，肘井敬吾，松林和幸，上床美也，工藤一貴，小池洋二
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] ヒ化物系層間物質をもつ鉄系超伝導体のSbドープによるTc上昇 (2016)
  • Author(s): 木村拓海，工藤一貴，北濱裕，水上輔，藤村一徳，井岡賢志，西本直生，太田弘道，野原実
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 単結晶LiX(NH3)yFe2-dSe2の超伝導物性 (2016)
  • Author(s): 李智鉉，宮島瑞樹，角藤壮，伊藤雄吾，西本直生，木村拓海，工藤一貴，野原実，神戸高志
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] BaPtAsにおける多形制御と超伝導 (2016)
  • Author(s): 竹内貴亮，工藤一貴，藤村一徳，太田弘道，野原実
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] PrドープCaFe2As2の蛍光X線ホログラフィー:ドーパント周りの局所構造解析 (2016)
  • Author(s): 井岡賢志，工藤一貴，太田弘道，木村拓海，戎佳宏，波田拓馬，小関正哉，八方直久，林好一，野原実
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] PrドープCaFe2As2の超伝導とドーパント周りの局所構造 (2016)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「3D活性サイト科学」第３回成果報告会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-03-07 – 2016-03-09
• [Presentation] 鉄系および関連物質における新規超伝導体の開発とドープ原子ホログラフィー (2015)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 「3D活性サイト科学」第４回サイトビジット
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • Year and Date: 2015-12-05 – 2015-12-05
• [Presentation] 鉄系および関連物質における新規超伝導体の開発 (2015)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 2015年日本化学会中国四国支部大会，若手セッション「エキゾチックな超伝導体の新展開」
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • Year and Date: 2015-11-14 – 2015-11-15
  • Invited
• [Presentation] BaNi2(As1-xPx)2の角度分解光電子分光 (2015)
  • Author(s): 野田智博，大槻太毅，杉本拓也，堀尾眞史，藤森淳，小林正起，堀場弘司，小野寛太，組頭広志，工藤一貴，高須賀政哉，野原実，N. L. Saini，溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] Lix(NH3)yFe2-dSe2の複数の超伝導相とその物性 (2015)
  • Author(s): イジヒョン，角藤壮，伊藤雄吾，西本直生，木村拓海，工藤一貴，野原実，神戸高志
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] レーザー角度分解光電子分光によるIr1-xPtxTe2の超伝導ギャップの直接観測 (2015)
  • Author(s): 大槻太毅，溝川貴司，N.L. Saini，大田由一，山本遇哲，橋本嵩広，岡崎浩三，辛埴，藤森淳，鳥山達矢，小西健久，太田幸則，卞舜生，工藤一貴，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 砒化物超伝導体SrPt2As2におけるCDWと超伝導のNMR/NQR法による研究 (2015)
  • Author(s): 川崎慎司，谷佳彦，馬渕知佑，工藤一貴，西窪義博，光岡大輔，野原実，鄭国慶
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] SrCu2(BO3)2のテラヘルツ領域における圧力下ESR測定 (2015)
  • Author(s): 平尾祐樹，櫻井敬博，太田仁，大久保晋，原茂生，松岡英一，菅原仁，松林和幸，上床美也，工藤一貴，小池洋二
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 鉄系超伝導体Ca1-xLaxFeAs2の圧力-Laドープ量-温度3次元相図 (2015)
  • Author(s): 関谷泰志，北川俊作，荒木新吾，小林達生，西本直生，井岡賢志，藤村一徳，水上輔，工藤一貴，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 空間反転対称性の破れたハニカム格子超伝導体BaPt(As1-xSbx) (2015)
  • Author(s): 竹内貴亮，工藤一貴，藤村一徳，水上輔，太田弘道，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] ThCr2Si2型BaPd2As2の超伝導 (2015)
  • Author(s): 山田芳明，工藤一貴，松尾元太，北濱裕，野原実
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] AuドープPdTe2における電子状態密度の発散的増大による強結合超伝導 (2015)
  • Author(s): 工藤一貴，石井博文，野原実
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「J-Physics : 多極子伝導系の物理」キックオフミーティング
  • Place of Presentation: 神戸大学統合研究拠点コンベンションホール（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-15
• [Presentation] AlB2派生構造を持つMgPtSiの超伝導 (2015)
  • Author(s): 藤村一徳，工藤一貴，野原実
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「J-Physics : 多極子伝導系の物理」キックオフミーティング
  • Place of Presentation: 神戸大学統合研究拠点コンベンションホール（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-09-14 – 2015-09-15
• [Presentation] 希土類ドープCaFe2As2の超伝導とドーパント周りの局所構造 (2015)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「3D活性サイト科学」第２回成果報告会
  • Place of Presentation: KEKつくばキャンパス，筑波山京成ホテル（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2015-09-04 – 2015-09-06
• [Presentation] Drastic enhancement of superconducting transition temperature in 112-type Ca1-xRExFeAs2 (RE = La, Ce, Pr, Nd) induced by negative chemical pressure (2015)
  • Author(s): K. Kudo, Y. Kitahama, K. Fujimura, T. Mizukami, M. Nohara
  • Organizer: 20th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Barcelona (Spain)
  • Year and Date: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Precise phase control and superconductivity in Ax(NH3)yFe2-dSe2 system (A: Alkali and Alkali-earth metal) (2015)
  • Author(s): T. Kambe, K. Ashida, J.-H. Lee, Y. Takahei, N. Nishimoto, T. Kimura, K. Kudo, M. Nohara
  • Organizer: 20th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Barcelona (Spain)
  • Year and Date: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鉄系超伝導体112型Ca1-xRExFeAs2における元素添加による超伝導転移温度の著しい上昇 (2015)
  • Author(s): 井岡賢志，北濱裕，水上輔，藤村一徳，工藤一貴，野原実
  • Organizer: 新学術領域「3D活性サイト科学」春の学校
  • Place of Presentation: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • Year and Date: 2015-05-30 – 2015-05-31
• [Presentation] ドープ原子ホログラフィーによる高臨界温度鉄系超伝導体の設計と創成 (2015)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「3D活性サイト科学」公募研究キックオフミーティング
  • Place of Presentation: SPring-8（兵庫県・佐用郡佐用町）
  • Year and Date: 2015-05-11 – 2015-05-12
• [Remarks] 自然科学研究科（理）の野原教授と工藤准教授が論文賞 日本物理学会
  • URL: http://www.okayama-u.ac.jp/tp/news/news_id5680.html