狭線幅８ｅＶファイバーレーザーによる超高分解能角度分解光電子分光の開発

• 研究課題/領域番号: 13J00432
• 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Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山本 遇哲 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 鉄系超伝導体 / 角度分解光電子分光 / ファイバーレーザー / 非線形光学結晶 / 超伝導ギャップ / 高次高調波 / 極低温 / 非従来型超伝導体

研究実績の概要

昨年度から定常運転可能となった8 eV励起の高分解能レーザーを用いた光電子分光を行い、Ba1-xKxFe2As2のブリルアンゾーンコーナーにあるクローバーポケットでの超伝導ギャップを精査した。その結果、クローバーポケットにおける超伝導ギャップの異方性は、Kドープ依存性を顕著に示し、K = 0.88ではサイズ1.6 meV程度の等方的なギャップ構造であったのが、K = 0.93, 0.97ではサイズ0 - 1.0 meV程度の異方的なギャップが開くことが分かった。また、K = 0.93, 0.97試料において存在する超伝導ギャップ最小を取る波数空間上での位置が、Kドーピング依存性を持つことも分かった。具体的には、K = 0.93ではフェルミ面のうち、一番ゾーンコーナー寄りの箇所で急激に超伝導ギャップが小さくなり、最小値を取る一方で、K = 0.97ではゾーンコーナー寄りの箇所で超伝導ギャップは小さくならないという大きな違いがある。その代わりK = 0.97ではゾーンセンターに近いフェルミ面の位置で超伝導ギャップが急激に小さくなる。こうした異方性の急激な違いがKドープ僅か3 %の違いで引き起こされ、熱伝導率の結果も加味すると、この違いは「ゾーンセンターFSとゾーンコーナーFS間のinter-band scattering」、「ゾーンセンターの2つのフェルミ面間のinter-band scattering」、「ゾーンコーナーFSにおけるフェルミ面内 KZ 方向でのintra-pocket scattering」という3種類のペア散乱の競合関係のうちどれが当該組成で支配的かということによって決定されるという内容を示唆する考察を得た。以上により、Ba1-xKxFe2As2のKオーバードープ領域では、スピン揺らぎが超伝導発現に支配的な役割を示すことが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Quadratic Fermi node in a 3D strongly correlated semimetal (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kondo, M. Nakayama, R. Chen, J.J. Ishikawa, E.-G. Moon, T. Yamamoto, Y. Ota, W. Malaeb, H. Kanai, Y. Nakashima, Y. Ishida, R. Yoshida, H. Yamamoto, M. Matsunami, S. Kimura, N. Inami, K. Ono, H. Kumigashira, S. Nakatsuji, L. Balents & S. Shin
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 10 ページ: 1038-1038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高分解能レーザーARPESによるBaドープKFe2As2のゾーンコーナーのフェルミ面における 超伝導ギャップの異方性2 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本遇哲，岡崎浩三，大田由一，木方邦宏，李哲虎，伊豫彰，永崎洋，深澤英人，小堀洋，Xiaoyan Wang，Chuangtian Chen，渡部俊太郎，小林洋平，辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市山手町 3 丁目 3 番 35 号）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 高分解能レーザーARPESによるBaドープKFe_2_As_2_のゾーンコーナーのフェルミ面における超伝導ギャップの異方性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本遇哲，岡崎浩三，大田由一，石田行章，伊藤功，木方邦宏，李哲虎，伊豫彰，永崎洋，深澤英人，小堀洋，Xiaoyan Wang，Chuangtian Chen，渡部俊太郎，小林洋平，辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 愛知県春日井市松本町1200番地 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Validation of the relation between spin fluctuations and superconductivity in holeoverdoped Ba1-xKxFe2As2 throughout the first Brillouin zone studied by quasi-cw 8 eV laser (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Q. YAMAMOTO, K. OKAZAKI, Y. OTA, Y. ISHIDA, I. ITO, K. KIHOU, C. H. LEE, A. IYO, H. EISAKI, H. FUKAZAWA, Y. KOHORI, C.T. CHEN, S. WATANABE, Y. KOBAYASHI, S. SHIN
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems（SCES）
  • 発表場所: Campus Saint Martin d'Heres Grenoble, France
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] 狭線幅8 eVファイバーレーザーによる第1ブリルアンゾーン全域での高分解能ARPES (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本遇哲, 石田行章, 大田由一, 岡崎浩三, 伊藤功, 野村雄高, 小澤陽, 木方邦宏, 李哲虎, 伊豫彰, 永崎洋, 深澤英人, 小堀洋, Xiaoyan Wang, Chuangtian Chen, 渡部俊太郎, 小林洋平, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Superconducting gap anisotropy in iron-pnictides LiFeAs : laser-ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Q. Yamamoto, K. Okazaki, Y. Ota, Y. Kotani, K. Kitagawa, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, M. Takigawa, C. -T. Chen, S. Watanabe, S. Shin
  • 学会等名: The 10^<th> International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Berkeley, California , USA
  • 年月日: 2013-06-27
• [備考]
  • URL: http://shin.issp.u-tokyo.ac.jp/lab.html