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角度分解光電子分光による原子層FeSeの高温超伝導の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H04847
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東北大学

研究代表者

中山 耕輔  東北大学, 理学研究科, 助教 (40583547)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
キーワード角度分解光電子分光 / 高温超伝導 / 鉄系超伝導体 / 薄膜 / 光電子分光 / バンド構造
研究成果の概要

鉄系超伝導体の原子層薄膜における超伝導機構の解明、及び高温超伝導の実現を目指して、薄膜作製装置と高分解能角度分解光電子分光装置の改良を行なった。改良した装置を用いて、キャリア量や組成を調整・制御した鉄系超伝導体薄膜を作製し、それらの超伝導特性と電子構造を決定した。その結果、高温超伝導の実現や超伝導相図の決定、バルクとは異なる物性の実現に成功した。また、高温超伝導発現に関与する相互作用について選別が進んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、原子数個程度の厚さの薄膜試料において高温超伝導を実現・制御する手法を確立した。基礎と応用を跨ぐ広範な分野において、最も重要な研究テーマの1つである高温超伝導は、これまでバルク試料の研究が大部分を占めていた。本研究で確立した手法を用いることで、既存のバルク高温超伝導物質では実現が困難な応用や、原子層薄膜に特有の新たな高温超伝導メカニズムに関する研究の進展が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 11件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Dichotomy of superconductivity between monolayer FeS and FeSe2019

    • 著者名/発表者名
      Shigekawa Koshin、Nakayama Kosuke、Kuno Masato、Phan Giao N.、Owada Kenta、Sugawara Katsuaki、Takahashi Takashi、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 49 ページ: 24470-24474

    • DOI

      10.1073/pnas.1912836116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic structure of a Bi2Te3/FeTe heterostructure: Implications for unconventional superconductivity2019

    • 著者名/発表者名
      Owada Kenta、Nakayama Kosuke、Tsubono Ryuji、Shigekawa Koshin、Sugawara Katsuaki、Takahashi Takashi、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 6 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.064518

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monolayer VTe2: Incommensurate Fermi surface nesting and suppression of charge density waves2019

    • 著者名/発表者名
      Sugawara Katsuaki、Nakata Yuki、Fujii Kazuki、Nakayama Kosuke、Souma Seigo、Takahashi Takashi、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 24 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.241404

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature insensitivity of Fermi surface in electron-doped high-temperature FeSe films on SrTiO32018

    • 著者名/発表者名
      Shigekawa K.、Nakayama K.、Phan G. N.、Kuno M.、Sugawara K.、Takahashi T.、Sato T.
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1054 ページ: 012019-012019

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1054/1/012019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Dirac-like energy band and unusual spectral line shape in quasi-one-dimensional superconductor Tl2Mo6Se62018

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Kosuke、Wang Zhiwei、Trang Chi Xuan、Souma Seigo、Rienks Emile D. L.、Takahashi Takashi、Ando Yoichi、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.140502

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrathin Bismuth Film on High-Temperature Cuprate Superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+δ as a Candidate of a Topological Superconductor2018

    • 著者名/発表者名
      Shimamura Natsumi、Sugawara Katsuaki、Sucharitakul Sukrit、Souma Seigo、Iwaya Katsuya、Nakayama Kosuke、Trang Chi Xuan、Yamauchi Kunihiko、Oguchi Tamio、Kudo Kazutaka、Noji Takashi、Koike Yoji、Takahashi Takashi、Hanaguri Tetsuo、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 12 号: 11 ページ: 10977-10983

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b04869

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of a Dirac nodal line in AlB22018

    • 著者名/発表者名
      Takane Daichi、Souma Seigo、Nakayama Kosuke、Nakamura Takechika、Oinuma Hikaru、Hori Kentaro、Horiba Kouji、Kumigashira Hiroshi、Kimura Noriaki、Takahashi Takashi、Sato Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.041105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional Dirac semimetal phase in non-doped one-monolayer FeSe film2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kanayama, K. Nakayama, G. N. Phan, M. Kuno, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.220509

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FeSe/Bi2Se3ヘテロ構造の高分解能ARPES2020

    • 著者名/発表者名
      坪野竜治、中山耕輔、大和田健太、菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fe(Se,Te)/CaF2の電子構造の組成依存性: 高分解能ARPES2020

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、坪野竜治、大和田健太、鍋島冬樹、色摩直樹、石川智也、崎下雄稀、前田京剛、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-resolution ARPES study of monolayer FeS on SrTiO32020

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nakayama, Koshin Shigekawa, Masato Kuno, Giao N. Phan, Kenta Owada, Katsuaki Sugawara, Takashi Takahashia, and Takafumi Sato
    • 学会等名
      The 3rd Symposium for World Leading Research Centers
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄カルコゲナイド高温超伝導体の高分解能ARPES2020

    • 著者名/発表者名
      坪野竜治、中山耕輔、大和田健太、鍋島冬樹、色摩直樹、石川智也、崎下雄稀、前田京剛、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      第33回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fe(Te,Se)/CaF2高温超伝導体の高分解能 ARPES2019

    • 著者名/発表者名
      坪野竜治、中山耕輔、大和田健太、鍋島冬樹、色摩直樹、石川智也、崎下雄稀、前田京剛、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Bi2Te3/FeTeヘテロ構造の電子状態2019

    • 著者名/発表者名
      大和田健太、中山耕輔、坪野竜治、重河恒心、 菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単層FeSの高分解能ARPES2019

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、重河恒心、大和田健太、G. Phan、菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] High-Resolution ARPES Study of Bi2Te3/FeTe heterostructure2019

    • 著者名/発表者名
      K. Owada, K. Nakayama, R. Tsubono, K. Shigekawa, G. Phan, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Substitution Effects in Ultrathin Iron-based Superconductor Films Studied by High-Resolution ARPES2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, K. Shigekawa, K. Owada, G. N. Phan, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconductivity and fermiology in atomically-thin iron-chalcogenide films studied by ARPES2019

    • 著者名/発表者名
      Kosue Nakayama
    • 学会等名
      Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Possible topological superconductivity in a hybrid of non-superconducting Bi2Te3 and FeTe2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nakayama
    • 学会等名
      AIMR Workshop on Quantum Materials and Spintronics: Spin, Topology and Superconductivity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-temperature superconductivity in ultrathin iron-chalcogenide films studied by angle-resolved photoemission spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Nakayama
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高分解能ARPESによる新規トポロジカル材料開拓2019

    • 著者名/発表者名
      中山 耕輔
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bi2Te3/FeTeの高分解能ARPES2019

    • 著者名/発表者名
      大和田健太、中山耕輔、重河恒心、Phan Giao、 菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High-Resolution ARPES Study of Bi2Te3/FeTe2019

    • 著者名/発表者名
      K. Owada, K. Nakayama, K. Shigekawa, G. Phan, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      TMS領域研究会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄系超伝導体原子層薄膜の元素置換:高分解能ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      重河恒心、大和田健太、Phan Giao、中山耕輔、 菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体/鉄系超伝導体ヘテロ接合の高分解能ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      大和田健太、重河恒心、Phan Giao、中山耕輔、 菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル超伝導体候補物質Tl2Mo6Se6の高分解能ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、Z. Wang、C. X. Trang、相馬清吾、E. D. L. Rienks、高橋 隆、安藤陽一、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High-Resolution ARPES study of One-Monolayer FeSe Films on SrTiO3: Dirac Semimetal and High-Temperature Superconducting Phases2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, S. Kanayama, G. N. Phan, M. Kuno, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      Materials and mechanisms of superconductivity 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Superconducting Quasiparticles in Electron-Doped FeSe Thin Films Studied by High-Resolution ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      K. Shigekawa, K. Nakayama, K. Owada, G. N. Phan, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      Materials and mechanisms of superconductivity 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] wo-Dimensional Dirac Semimetal Phase in Undoped Monolayer FeSe Film2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, S. Kanayama, G. N. Phan, M. Kuno, K. Sugawara, T. Takahashi, T. Sato
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FeSeの半金属的バンド構造:高分解能ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、重河恒心、久野雅人、G. Phan、菅原克明、浦田隆広、田邉洋一、谷垣勝己、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 単層FeSeの超伝導準粒子:高分解能ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      重河恒心、久野雅人、Phan Giao、中山耕輔、菅原克明、高橋 隆、佐藤宇史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Superconducting gap of FeSe1-xTex thin films studied by ARPES2018

    • 著者名/発表者名
      G. N. Phan, K. Shigekawa, M. Kuno, K. Nakayama, F. Nabeshima, M. Kawai, Y. Imai, A. Maeda, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Uncovering an interplay among fermiology, superconductivity, and nematicity in FeSe by epitaxial strain2018

    • 著者名/発表者名
      G. N. Phan, K. Nakayama, K. Sugawara, T. Sato, T. Urata, Y. Tanabe, K. Tanigaki, F. Nabeshima, Y. Imai, A. Maeda, and T. Takahashi
    • 学会等名
      APS March meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interplay among high-temperature superconductivity, electron doping, and lattice strain in FeSe thin films2018

    • 著者名/発表者名
      G. N. Phan, M. Kuno, S. Kanayama, K. Nakayama, K. Sugawara, T. Takahashi, and T. Sato
    • 学会等名
      東北大学理学・生命科学研究科合同シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] FeSe薄膜の高分解能ARPES2017

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム第5回会合
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High-Resolution ARPES Study of Quasiparticle Band Dispersion in Electron-Doped FeSe Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Shigekawa, K. Nakayama, M. Kuno, G. Phan, K. Sugawara, T. Takahashi, T. Sato
    • 学会等名
      30th International Symposium on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 放射光利用の手引き ―農水産・医療,エネルギー,環境,材料開発分野などへの応用―2019

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、佐藤宇史
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      アグネ技術センター
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 放射光利用の手引き ―農水産・医療,エネルギー,環境,材料開発分野などへの応用―2019

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、佐藤宇史 他
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      アグネ技術センター
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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