2015 Fiscal Year Annual Research Report
Ca-Fe-As三元系における新規鉄系超伝導体の開発と転移温度上昇機構の解明
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26287082
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
野原 実 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (70272531)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導 / 物質開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Ca-Fe-As三元系の物質開発を進め、ヒ素の化学を利用した超伝導転移温度上昇のアイデアを試み、転移温度上昇の物質条件を明らかにすることを目的としている。この中で、平成27年度（2015年度）は、筆者らが2013年に発見した新しい鉄系超伝導体112型CaFeAs2に関係して、以下の項目を明らかにした。(1) La ドープによる超伝導の消失と反強磁性秩序の発現：Ca1-xLaxFeAs2はLaドープ量 x = 0.15 で超伝導転移温度が最高値 Tc = 35 K を示し、La量を増やすと Tc が低下していき、x = 0.24 で超伝導が消失する。本年度は、この Tc 低下と超伝導消失が、ドーピングによって現れる反強磁性秩序によることを明らかにし、超伝導相と反強磁性相の相図を作成した。この成果は Phys. Rev. B, Rapid Communications として出版された。(2) Sbドープサイトの解明：Ca1-xLaxFeAs2 に Sb をドープすると Tc が 47 K まで増加するが、本年度は、単結晶Ｘ線回折実験により、Sb が 超伝導を担うFeAs 層の As サイトではなく、ブロック層にある As ジグザグ鎖を置換することを明らかにした。(3) 臨界電流密度：Tc = 47 K を示す単結晶試料の臨界電流密度を決定した。この成果は英国物理学会の超伝導専門誌 Supercond. Sci. Technol. に掲載された。(4) 圧力ー組成相図：Laドープ量を増やすと反強磁性秩序が発達することを受け、静水圧を制御パラメータとした場合の物性相図の作成に着手した。(5) 物質開発の副産物として、新超伝導体 MgPtSi を発見した。Tc は 2.5 K であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
112型 CaFeAs2 の研究は順調に進み、超伝導と反強磁性相図を完成することができた。圧力を制御パラメータとした場合のデータ取得も完了し、データの解析と論文投稿の準備を進めている。122型 CaFe2As2 については国内外の放射光施設を使って実験を進めているが、Tc の上昇機構の議論に必要なデータ取得のために追加の実験が必要である。この実験は平成28年度に行うことになっている。また物質開発の副産物として、新超伝導体 MgPtSi を発見している。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の三点に注力する。(1) 112型CaFeAs2の化学組成と静水圧に対する物性相図を完成させる。特に、電気抵抗率の温度依存性の「べき」に着目し、圧力下における反強磁性揺らぎの変化についての知見を得る。これらの結果をまとめて論文投稿を行う。(2) Sbドープ 112型における単結晶構造解析の研究を完成させ、Sb ドープサイトに関する論文を投稿する。(3) 122型 CaFe2As2の単結晶試料について EXAFS などの局所構造解析実験を実施し、希土類元素をドープしたときに発現する40 Kを超える超伝導相の起源に関する手がかりを得る。EXAFS 実験はローマ大との国際共同研究として既に進行中である。
また、ヒ素の化学を利用した物質開発を引き続き進める。
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| Causes of Carryover |
申請時に購入を予定していた設備備品（単結晶ブリッジマン炉）を購入する必要が無くなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品費（石英ガラス管、アルミナ坩堝、試薬、ガスボンベ、寒剤など）、国内旅費、海外旅費、英文校正、X線装置使用料など、平成28年度の研究遂行に必要な経費として使用する。
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[Journal Article] Enhancement of critical current density in Ca0.85La0.15Fe(As0.92Sb0.08)2 superconductor with Tc = 47 K through 3 MeV proton irradiation2016
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
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Journal Title
Supercond. Sci. Technol.
Volume: 29
Pages: 055006-1-6
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A new way to synthesize superconducting metal-intercalated C60 and FeSe2016
Author(s)
Y. Takahei, K. Tomita, Y. Itoh, K. Ashida, Ji-Hyun Lee, N. Nishimoto, T. Kimura, K. Kudo, M. Nohara, Y. Kubozono, and T. Kambe
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 18931-1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[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, and T. Yokoya
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 84
Pages: 055001-1-2
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Exploration of novel superconductors using arsenic chemistry2016
Author(s)
M. Nohara
Organizer
The kick-off meeting of the JSPS project "Development of international research network aiming for the realization of superconductive materials with high critical temperature"
Place of Presentation
Okayama University, Okayama, Japan
Year and Date
2016-02-29 – 2016-03-01
Int'l Joint Research
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