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角度分解光電子分光及び時間分解電子線回折による高温超伝導体の研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J08331
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
研究機関東京大学

研究代表者

出田 真一郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2012年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード電子構造 / 角度分解光電子分光 / 鉄系超伝導体 / 時間分解電子線回折 / 銅酸化物高温超伝導体 / 鉄系高温超伝導体
研究概要

●銅酸化物高温超伝導
三層系銅酸化物高温超伝導体Bi2223は、試料作製が困難なことからBi系高温超伝導体の中で最も高い超伝導転移温度(T_c)を示すにも関わらず先行研究は少ない。Bi2223の角度分解光電子分光(ARPES)測定を行い、外側と内側のCuO_2面のバンド(OP, IPバンド)のそれぞれの低エネルギーキング構造を詳細に調べた。テネシー大学、スタンフォード大学の理論研究室との共同研究により、低エネルギーキング構造の起源を理論的に再現することに成功した。この結果は、現在、本研究員が第一著者として論文を執筆中である。
●鉄系高温超伝導
鉄系超伝導体は、銅酸化物高温超伝導体に次ぐ高いTCを示すため、近年盛んに研究が行われている。強磁性金属であるBaFe_2As_2のFeサイトに遷移金属原子(Co, Ni, Cu)を置換するとFeAs層に電子がそれぞれ1,2,3個ドープされ超伝導が発現すると考えられていた。しかしながら、Feサイトを遷移金属原子で置換することが及ぼす電子構造の変化については自明ではなく、電子構造の詳細な研究が必要である。FeAs層に4個電子がドープされる不純物元素としてFeサイトをZnで置換したBa (Fe_<1-x>Zn_x)_2As_2の電子構造を調べるために、高分解能ARPESを行い、電子構造がリジッドバンド的な変化をしないことを明らかにした。この研究成果はPhysical Review B (Rapid communication)に掲載された。
●時間分解電子線回折
ドイツ・ハンブルクの時間分解電子線回折実験装置により、日本から持参した超伝導母物質である遷移金属カルコゲナイドIrTe_2に着手し、すでに従来の電荷密度波状態(TaS_2)で観測される振舞とは異なる長寿命成分など、興味深い結果を得た。これはIrTe_2における異常な電子と格子の絡み合い、すなわちlr軌道や局所ボンド形成などの重要性を示唆するものである。近く成果を論文発表する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

銅酸化物高温超伝導体の電子構造の研究では、研究目的であるバンド分散の低エネルギーキング構造の起源を海外の研究グループと共に理論的に再現することに成功し、その起源の知見を得た。また、時間分解電子線回折の研究では、試料の厚さ20~100 nmの薄膜化の成功、また光誘起による格子の超高速ダイナミクスの観測に成功している。

今後の研究の推進方策

銅酸化物高温超伝導体、鉄系超伝導体のARPES及び時間分解電子線回折について論文執筆を行う。平成26年4月1日より、東京理科大学の助教に着任したが、今までの研究を継続して行い、共同研究としてドイツ、ハンブルクにあるCenter for Free Electron Laser Science において時間分解電子線回折実験を共同研究で行う予定である。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Zn substitution on the electronic structure of BaFe_2As_2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.201110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Carrier Doping on the Impurity Potential in Transition-Metal-Substituted FeAs-Based Superconductors2013

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 雑誌名

      Physcial Review Letters

      巻: 110 号: 10 ページ: 107007-107007

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.107007

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 時間分解電子線回折法によるIrTe_2の超高速格子ダイナミクスの観測2014

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ba (Fe_<1-x>CO_x)_2As_2の超伝導ギャップの異方性2013

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      徳島大学 常三島キャンパ
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Anisotropy of the superconducting gap in Ba (Fe_<1-x>CO_x)_2As_2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 学会等名
      Strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy : CORPES13
    • 発表場所
      DESY, Hamburg, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Validity of and deviation from the rigid-band model in the electron-doped compounds Ba(Fel-xTx)2As2 (T = Co, Ni, Cu, Zn) studied by angle-resolved photoeraission spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 学会等名
      M2S 2012-Materials & Mechanism of Superconductivity
    • 発表場所
      Washington, DC USA
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 鉄系超伝導体の放射光ARPESを用いた研究の進展 : 元素置換効果と超伝導ギャップノード2013

    • 著者名/発表者名
      吉田鉄平、出田真一郎、藤森淳
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      日本放射光学会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 電子ドープ型鉄系超伝導体Ba(Fel-xTx)2As2 (T = Ni, Cu)のFeサイト置換効果2012

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      Photon Factory News 編集委員会
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://sites.google.com/site/shinichirodetahome/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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