2023 Fiscal Year Annual Research Report
SrTiO3基板中のNbを機能コアとする単層FeSe薄膜の超伝導特性解明
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
22H04502
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平原 徹 東京工業大学, 理学院, 教授 (30451818)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 原子層物質 / 高温超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SrTiO3(STO)基板上の単層FeSe薄膜は、40 Kという高い転移温度Tcで超伝導を示すことが報告されている。これはバルクFeSeのTcが8Kであり、一般に物質を薄膜化するとTcが下がることを考えると、驚くべき事実である。このTc上昇の原因としてSTO基板とFeSe薄膜での界面が重要な役割を与えると考えられている。本研究では特にSTO基板にドープされたNbに着目してTc上昇のミクロなメカニズムを考察するのが目的であった。
昨年度までに上記の課題に取り組み、Nb原子のドープの有無で単層FeSeの超伝導特性が影響を受けないことを高分解能の角度分解光電子分光およびin situでの輸送測定により解明した。そこで本年度はバルクFeSeとほぼ同じ結晶構造だが基底状態が超伝導ではなく近藤格子と言われているFeTeを単層化した際の基底状態の変化を調べることにした。薄膜を作製後にin situでの走査トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)測定により単層FeTeでは二種類の近藤一重項状態が共存していることが分かった。さらにバルクとは違ってフェルミ準位近傍にギャップ構造を持たず、近藤格子を形成しないことが明らかになった。この理由はSTO基板からの局所的なドープ量の違いで近藤共鳴が試料全体に広がることが不可能なためであると考察できる。このようにFeSeだけでなくFeTeでも単層化した場合は基底状態が基板の影響を大きく受けて基底状態が決定されることが分かった。これは鉄系カルコゲンにおいて、超伝導だけでなく別な基底状態である近藤状態も基板表面の変調を受けることを示す重要な結果である。また近藤状態の物理においてもこのような特異な現象を発見したことは初めてであり、物質を超えた価値があると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(29 results)
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[Presentation] Two-dimensional superconductivity in α-Sn(111)/ SnTe(111) heterostructures2023
Author(s)
Yuxiao Guo, Ryota Akiyama, Takako Konoike, Satoru Ichinokura, Yuya Hattori, Takuya Takashiro, Rei Hobara, Taichi Terashima, Toru Hirahara, Shinya Uji, Shuji Hasegawa
Organizer
JVSS 2023(日本表面真空学会学術講演会)
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[Presentation] SiC基板上のCaインターカレートグラフェンが示す2次元超伝導：グラフェンと基板の界面に注目して2023
Author(s)
遠山晴子, 秋山了太, 一ノ倉聖, 橋爪瑞葵, 飯森拓嗣, 遠藤由大, 保原麗, 松井朋裕, 堀井健太郎, 佐藤瞬亮, 平原徹, 小森文夫, 長谷川修司
Organizer
2023年日本物理学会年次大会
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