近低温・極超高分解能角度分解光電子分光による電子‐フォノン超伝導体の電子状態

• 研究課題/領域番号: 14702010
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
• 研究機関: (財)高輝度光科学研究センター (2004); 東京大学 (2002-2003)
• 研究代表者: 横谷 尚睦 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門I・軟X線チーム, チームリーダー 主幹研究員 (90311646)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 28,990千円 (直接経費: 22,300千円、間接経費: 6,690千円); 2004年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2003年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円); 2002年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: 超高分解能光電子分光 / 超伝導体 / 電子・フォノン結合 / 超伝導ギャップ異方性 / ネスティング / 放射光光電子分光 / ダイアモンド超伝導体 / 電子-フォノン結合 / 超高分解能角度分解光電子分光 / 電荷密度波

研究概要

近低温・極超高分解能光電子分光およびSPring-8を用いた軟/硬x線を使った光電子分光により電子-フォノン超伝導体および新超伝導体の電子状態の研究を行った。コバルト酸化物超伝導体の近低温・極超高分解能光レーサー光電子分光を行い、超伝導転移温度より上の温度でフェルミ準位近傍に超伝送ギャップとはエネルギースケールの異なる擬ギャップが形成されることを見いだした。この結果は、低温において超伝導とは別の秩序変数の存在を示す。また、超伝導転移温度前後で超伝導ギャップ形成に伴うスペクトル形状の変化を観測し、s-波とd-波を用いた解析からギャップの大きさを見積もった。YNi_2B_2Cの角度分解光電子分光測定を更にすすめ、バンド分散、フェルミ面形状、超伝導ギャップの運動量依存性を詳細に研究した。超伝導ギャップの運動量依存性研究からは、大きな超伝導ギャップ異方性を観測するとともにpoint-nodeと一致する結果を得た。また、大きな異方性とフェルミ面のネスティングとの関連を考察した。新超伝導体Li_2Pd_3Bの放射光光電子分光測定からは、Li_2Pd_3Bの電子状態が一電子近似でよく説明できることを確認した。これは、理論的に予想されていた強電子相関効果と反する結果である。CVD B-dope diamond薄膜の放射光光電子分光測定を行い、内殻準位スペクトルの測定から、B-dopeに伴うClsピーク0シフトと低結合エネルギー側に新構造が出現することを見いだした。軟x線角度分解光電子分光測定からは、ダイアモンドのバンド分散を観測するとともに、ダイアモンドバンドがフェルミ準位を横切ることを見いだした。この結果は、ダイアモンドバンドに形成されたホールがフォノンと強く結合することにより超伝導が発現することを示す。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of Na_xCo_2・yH_2O : Evidence for pseudogap formation (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Shimojima, T.Yokoya et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 71
• [雑誌論文] Photoemission spectroscopic evidence of gap anisotropy in an f-electron superconductor (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kiss, F.Kanetaka, T.Yokoya, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94
• [雑誌論文] Identical superconducting gap on different Fermi surfaces of Ca(Al_<0.5>Si_<0.5>)_2 with the AlB_2 structure (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Tsuda, T.Yokoya et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 69
• [雑誌論文] Advantage of thin-film filter for reliable photoemission spectroscopy using high-flux discharging lamp (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Yokoya et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 43 ページ: 3618-3619
  • NAID: 10013155416
• [雑誌論文] Bulk electronic structure of Na_<0.35>CoO_2・1.3H_2O (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Chainani, T.Yokoya et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 71
• [雑誌論文] Absence of strong correlation of Li_2Pd_3B
  • 著者名/発表者名: T.Yokoya et al.
  • 雑誌名: Physical Review B (in press)
• [文献書誌] C.Jariwala, et al.: "comparative study of the electronic structure of MgB_2 and ZrB_2"Phys.Rev.B. 68. 174506 (2003)
• [文献書誌] T.Takeuchi, et al.: "Soft X-ray emission and high-resolution photoemission study of quasi-two-dimensional superconductor Na_xHfNCl"Physica C. 392. 127-129 (2003)
• [文献書誌] T.Tsuda, et al.: "X-ray absorption and resonant photoemission spectroscopy of ZrB_2"Physica C. 392. 259-262 (2003)
• [文献書誌] Tsuda, et al.: "Definitive experimental evidence for two-band superconductivity in MgB_2"Phys.Rev.lett.. 91. 127001 (2003)
• [文献書誌] T.Itoh, et al.: "Soft x-ray energy-dependent angle-resolved photoemission study of CeIrIn_5"JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER. 15. S2149-S2152 (2003)
• [文献書誌] T.Tsuda, et al.: "Identical superconducting gap on different Fermi surfaces of Ca(Al_<0.5>Si_<0.5>)_2 with the AlB_2 structure"Phys.Rev B.. (in press).
• [文献書誌] T.Yokoya et al.: "High-resolution photoemission study of Low-Tc superconductors : Phonon induced electronic structures in low-Tc superconductors and comparison with the results of high-Tc cuprates"Physica C. 378-371. 97-101 (2002)
• [文献書誌] T.Yokoya et al.: "Photoemission results of intermetallic superconductor : Nb3Al and MgB2"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 63. 2141-2144 (2002)
• [文献書誌] R.Eguchi et al.: "Photoemission study of pyrochlore superconductor CdRe2O7"Phys.Rev.B. 65. 224207 (2002)
• [文献書誌] S.Tsuda et al.: "Superconducting gap of MgB2 observed using ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy"Physica B. 312. 150-151 (2002)
• [文献書誌] T.Kiss et al.: "Fermi surface and superconducting gap of 2H-NbSe2 using low-temperature ultrahigh-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy"Physica B. 312. 666-667 (2002)
• [文献書誌] T.Yokoya et al.: "Superconducting transitions studied by ultrahigh-resolution photoemsiion"Journal of electron spectroscopy and related phenomena. 124. 99-105 (2002)