時間分解光電子分光による高温超伝導体Ｂｉ２２１２の擬ギャップの解明

• 研究課題/領域番号: 15J08279
• 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(実験)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岡田 大 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: フェムト秒パルスレーザー / 時間分解光電子分光 / 銅酸化物高温超伝導体 / 時間分解および角度分解光電子分光 / 高次高調波発生

研究実績の概要

本研究目標は銅酸化物高温超伝導体の電子構造に発生する擬ギャップの時間変化について、フェムト秒パルスレーザーによるポンプ・プローブ法を用いて時間および角度分解型の光電子分光を行い、その動的過程を観測することで電子系の過渡状態を観測することである。
測定データを解析することで雑音に埋もれた信号(光電子強度)の中から物理を抽出する試みを行ってきた。高次高調波を用いた計測は一般に、試料に到達する光強度の弱さ等によって雑音に埋もれやすいことが知られている。銅酸化物高温超伝導体の測定は得たい光電子強度が弱く、多光子光電子や二次電子等の雑音に埋もれてデータを取り出すのが難しい。測定効率が悪いので長時間測定を避けることができないが、ポンプ・プローブ法による測定は非常に光の入射位置に敏感な測定であり、長く時間をかけて測定することも難しいという問題があった。そこで我々は光強度の安定化の工夫に注力した。加えて、測定結果から雑音を分離する為に解析手法も研究している段階である。以上の取り組みから得られている結果をまとめて、研究の現状を前年度の日本物理学会の秋季大会で発表した。本研究により、ノード領域、及び、アンチノード領域のポンプ・プローブ分光を行い、緩和過程が2種類あることを見いだした。
主題である銅酸化物高温超伝導体だけでなく、本研究手法を用いて他の強相関2次元電子系を調べることで相補的に物理を理解することを目標に、グラフェン（東大物性研・松田研）と鉄系超伝導体Ba122（東大理・藤森研）も共同研究として測定している。前者はポンプ・プローブ法を用いた時間分解光電子分光が盛んに行われている試料であり、解析手法等の知識が比較的蓄積されている。そこで培われている技術を手本にしながら主題である銅酸化物高温超伝導体におけるデータの解析手法の研究も相補的に進めた。
今後に関しては博士論文としてまとめる予定である。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] Antiphase Fermi-surface modulations accompanying displacement excitation in a parent compound of iron-based superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Kozo、Suzuki Hakuto、Suzuki Takeshi、Yamamoto Takashi、Someya Takashi、Ogawa Yu、Okada Masaru、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Ishii Nobuhisa、Itatani Jiro、Nakajima Masamichi、Eisaki Hiroshi、Fujimori Atsushi、Shin Shik
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 12 ページ: 121107-121107
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.121107
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3.Ultrafast Melting of Spin DensityWave Order in BaFe2As2 Observed by Time- and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy with Extreme-Ultraviolet Higher Harmonic Generation (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, K. Okazaki, T. Yamamoto, T. Someya, M. Okada, K. Koshiishi, M. Fujisawa, T. Kanai, N. Ishii, M. Nakajima, H. Eisaki, K. Ono, H. Kumigashira, J. Itatani, A. Fujimori and S. Shin
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 16 ページ: 165112-165112
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.165112
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suppression of supercollision carrier cooling in high mobility graphene on SiC(0001) (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Someya, Hirokazu Fukidome, Hiroshi Watanabe, Takashi Yamamoto, Masaru Okada, Hakuto Suzuki, Yu Ogawa, Takushi Iimori, Nobuhisa Ishii, Teruto Kanai, Keiichiro Tashima, Baojie Feng, Susumu Yamamoto, Jiro Itatani, Fumio Komori, Kozo Okazaki, Shik Shin, and Iwao Matsuda
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 95 号: 16 ページ: 165303-165303
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.165303
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 高次高調波レーザーを用いたフェムト秒時間分解ARPESによる銅酸化物高温超伝導体Bi2212の準粒子ダイナミクスの直接観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田大, 岡崎浩三, 鈴木博人, 山本貴士, 染谷隆史, 小川優, 近藤猛, 笹川崇男, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）