逆ペロブスカイト酸化物の新超伝導体と関連物質の研究

• 研究課題/領域番号: 17J07577
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 池田 敦俊 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 超伝導 / 逆ペロブスカイト酸化物 / ディラック電子 / トポロジカル絶縁体 / トポロジカル超伝導

研究実績の概要

Sr(3-x)SnO (x~0.5)の試料について、0.3 Kまでのミューオンスピン回転(μSR)実験を行った。昨年度に1.6 Kまで測定した結果が再現され、さらに低温では試料内のミューオン緩和率が温度にほとんど依存しないことを明らかにした。この結果は超伝導ギャップにノードがないことを意味している。また、ミューオン緩和率から導かれる磁場侵入長が数百ナノメートルであり、5 Kという転移温度を考慮すると非常に長いことがわかった。磁場侵入長が長いという事実はSr(3-x)SnOがドープされたディラック電子系であることと整合的であると同時に、Sr(3-x)SnOにおける超伝導が非従来型である可能性を示唆している。
Sr(3-x)SnOは5 Kと0.8 Kで2段階の超伝導転移を示すが、0.8 Kではミューオン緩和率の増大は見られなかった。ミューオン緩和率の変化が検出限界を下回ったと考えられる。また、ゼロ磁場での測定では時間反転対称性の破れは検出されなかった。この研究はスイスのポール・シェラー研究所との共同研究である。
新しい超伝導体であるCaSb2を発見した。直流・交流磁化率、電気抵抗、比熱の温度依存性において1.7 K以下で超伝導が見られた。転移温度の磁場依存性から、上部臨界磁場は0.2 Tと見積もられた。また、直流磁化率の磁場依存性から下部臨界磁場は5 mTより小さいことがわかった。CaSb2の電子構造は非共型の結晶対称性によって保護されたディラック線を持っている。そのような物質の常伝導状態では特異な物性が理論的に予言されているので、超伝導状態に対してもディラック線がどのように寄与するか興味深い。この研究は京都大学基礎物理学研究所との共同研究である。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(スイス)
• [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)
• [国際共同研究] フンボルト大学ベルリン(ドイツ)
• [国際共同研究] セント・アンドルーズ大学(英国)
• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所(スイス)
• [国際共同研究] フンボルト大学ベルリン(ドイツ)
• [国際共同研究] ソウル大学校(韓国)
• [国際共同研究] セント・アンドルーズ大学(英国)
• [雑誌論文] Superconductivity in the nonsymmorphic line-nodal compound CaSb2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Atsutoshi Ikeda, Mayo Kawaguchi, Shun Koibuchi, Tatsuki Hashimoto, Takuto Kawakami, Shingo Yonezawa, Masatoshi Sato, and Yoshiteru Maeno
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 5 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.4.041801
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Penetration depth and gap structure in the antiperovskite oxide superconductor Sr3－xSnO revealed by μSR (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Guguchia Zurab、Oudah Mohamed、Koibuchi Shun、Yonezawa Shingo、Das Debarchan、Shiroka Toni、Luetkens Hubertus、Maeno Yoshiteru
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 17 ページ: 174503-174503
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.174503
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Negative ionic states of tin in the oxide superconductor Sr3-xSnO revealed by Moessbauer spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Koibuchi Shun、Kitao Shinji、Oudah Mohamed、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 24 ページ: 245145-245145
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.245145
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of Superconductivity with Sr-Deficiency in Antiperovskite Oxide Sr3-xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Oudah Mohamed, Hausmann Jan Niklas, Kitao Shinji, Ikeda Atsutoshi, Yonezawa Shingo, Seto Makoto, Maeno Yoshiteru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1831-1831
  • DOI: 10.1038/s41598-018-38403-8
  • NAID: 120006818696
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Normal-state properties of the antiperovskite oxide Sr3-xSnO revealed by Sn119-NMR (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Shunsaku, Ishida Kenji, Oudah Mohamed, Hausmann Jan Niklas, Ikeda Atsutoshi, Yonezawa Shingo, Maeno Yoshiteru
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 10 ページ: 100503-100503
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.100503
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Controlled synthesis of the antiperovskite oxide superconductor Sr3-xSnO (2018)
  • 著者名/発表者名: Hausmann J N、Oudah M、Ikeda A、Yonezawa S、Maeno Y
  • 雑誌名: Superconductor Science and Technology 巻: 31 号: 5 ページ: 055012-055012
  • DOI: 10.1088/1361-6668/aab6c2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical band structure of the superconducting antiperovskite oxide Sr3－xSnO (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, T. Fukumoto, M. Oudah, J. N. Hausmann, S. Yonezawa, S. Kobayashi, M. Sato, C. Tassel, F. Takeiri, H. Takatsu, H. Kageyama, Y. Maeno,
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 23 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.10.089
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3－xSnOに対するμSR測定の試料依存性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、ググチア・ズーラブ、オーダ・モハメッド、鯉渕駿、米澤進吾、ルエトケンス・フベルタス、前野悦輝
  • 学会等名: 京都大学 物性科学センター 第18回研究交流会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3－xSnOに対する極低温μSR実験 (2020)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、ググチア・ズーラブ、オーダ・モハメッド、鯉渕駿、米澤進吾、ルエトケンス・フベルタス、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会第 75 回年次大会
• [学会発表] Moessbauer and μSR experiments on the antiperovskite oxide superconductor Sr3－xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Kitao Shinji、Guguchia Zurab、Koibuchi Shun、Oudah Mohamed、Yonezawa Shingo、Luetkens Hubertus、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: Oxide superspin Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Spectroscopic results and synthesis improvement of the antiperovskite oxide superconductor Sr3－xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Koibuchi Shun、Ikeda Atsutoshi、Guguchia Zurab、Kitao Shinji、Oudah Mohamed、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Luetkens Hubertus、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: Oxide superspin Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 層状逆ペロブスカイト型酸化物の合成と低温物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、鯉渕駿、川口真世、米澤進吾、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会 2019 年秋季大会
• [学会発表] μSR experiments on the antiperovskite oxide superconductor Sr3－xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Guguchia Zurab、Koibuchi Shun、Oudah Mohamed、Yonezawa Shingo、Luetkens Hubertus、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: International Conference on Topological Materials Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Moessbauer spectra of the antiperovskite oxide superconductor Sr3－xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Koibuchi Shun、Ikeda Atsutoshi、Kitao Shinji、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: International Conference on Topological Materials Science 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOに対するミューオンスピン回転実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、ググチア・ズーラブ、オーダ・モハメッド、鯉渕駿、米澤進吾、ルエトケンス・フベルタス、前野悦輝
  • 学会等名: 第4回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
• [学会発表] Mossbauer spectroscopy on the antiperovskite oxide superconductor Sr3-xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Koibuchi Shun、Ikeda Atsutoshi、Kitao Shinji、Oudah Mohamed、Hausmann Jan Niklas、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: 第4回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOに対するμSR実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、ググチア・ズーラブ、オーダ・モハメッド、鯉渕駿、米澤進吾、ルエトケンス・フベルタス、前野悦輝
  • 学会等名: 京都大学物性科学センター第17回講演会・研究交流会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOのメスバウアー測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鯉渕駿、池田敦俊、北尾真司、オーダ・モハメッド、ハウスマンヤン・ニクラス、米澤進吾、瀬戸誠、前野悦輝
  • 学会等名: 京都大学物性科学センター第17回講演会・研究交流会
• [学会発表] Superconductivity and Sn-Mossbauer spectra of the antiperovskite oxide Sr3-xSnO (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Kitao Shinji、Koibuchi Shun、Oudah Mohamed、Markovic Igor、Hausmann Jan Niklas、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2019
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOのμSR測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、ググチア・ズーラブ、オーダ・モハメッド、鯉渕駿、米澤進吾、ルエトケンス・フベルタス、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOに対するメスバウアー分光測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鯉渕駿、池田敦俊、北尾真司、米澤進吾、瀬戸誠、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] Properties and Crystal Growth of the Antiperovskite Oxide Sr3SnO (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Oudah Mohamed、Markovic Igor、Hausmann Jan Niklas、Kitao Shinji、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: Oxide Superconducting Spintronics Workshop 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Unusual Sn4- oxidation state observed with Mossbauer spectroscopy in the antiperovskite oxide superconductor Sr3-xSnO (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Atsutoshi、Kitao Shinji、Koibuchi Shun、Oudah Mohamed、Markovic Igor、Hausmann Jan Niklas、Yonezawa Shingo、Seto Makoto、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: Oxide Superspin International School 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of the sample quality of the antiperovskite oxide superconductor Sr3-xSnO (2018)
  • 著者名/発表者名: Koibuchi Shun、Ikeda Atsutoshi、Oudah Mohamed、Markovic Igor、Haussman Jan Niklas、Yonezawa Shingo、Maeno Yoshiteru
  • 学会等名: Oxide Superspin International School 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOにおけるSnメスバウアー効果の温度依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、北尾真司、鯉渕駿、オーダ・モハメッド、マルコビッチ・イゴール、ハウスマン・ヤン・ニクラス、米澤進吾、瀬戸誠、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3-xSnOの合成と試料評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鯉渕駿、池田敦俊、オーダ・モハメッド、マルコビッチ・イゴール、ハウスマン・ヤン・ニクラス、米澤進吾、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] Antiperovskite Sr3-xSnO: a New Class of Oxide Superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Mohamed Oudah、Jan Niklas Hausmann、Shinji Kitao、Atsutoshi Ikeda、Shingo Yonezawa、Makoto Seto、Yoshiteru Maeno
  • 学会等名: TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物Sr3-xSnOの超伝導とSr欠損の関係 (2018)
  • 著者名/発表者名: オーダ・モハメッド、ハウスマン・ヤン・ニクラス、北尾真司、池田敦俊、米澤進吾、瀬戸誠、前野悦輝
  • 学会等名: 京都大学物性科学センター第16回講演会・研究交流会
• [学会発表] 逆ペロブスカイト酸化物Sr3-xSnOにおけるSr欠損に伴う超伝導の発展 (2018)
  • 著者名/発表者名: オーダ・モハメッド、ハウスマン・ヤン・ニクラス、北尾真司、池田敦俊、米澤進吾、瀬戸誠、前野悦輝
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Possible band and crystal structures of the superconducting antiperovskite oxide Sr3-xSnO (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda、T. Fukumoto、M. Oudah、J. N. Hausmann、S. Yonezawa、S. Kobayashi、M. Sato、C. Tassel、F. Takeiri、H. Takatsu、H. Kageyama、Y. Maeno
  • 学会等名: International Conference on Topological Materials Science 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 超伝導逆ペロブスカイト酸化物Sr3-xSnOのバンド構造と結晶構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田敦俊、福元敏之、オーダ・モハメッド、ハウスマン・ヤン・ニクラス、米澤進吾、小林伸吾、佐藤昌利、タッセル・セドリック、竹入史隆、高津浩、陰山洋、前野悦輝
  • 学会等名: 超伝導研究の最先端：多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー、人工制御、超伝導
• [学会発表] Crystal and band structures of the superconductive antiperovskite oxide Sr3-xSnO (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsutoshi Ikeda、Mohamed Oudah、Jan Niklas Hausmann、Shingo Yonezawa、Toshiyuki Fukumoto、Shingo Kobayashi、Masatoshi Sato、Cedric Tassel、Fumitaka Takeiri、Hiroshi Takatsu、Hiroshi Kageyama、Yoshiteru Maeno
  • 学会等名: Workshop on Spin-Orbit Interaction and G-factor
  • 国際学会
• [学会発表] Theoretical band structure of the superconducting anti-perovskite oxide Sr3-xSnO (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsutoshi IKEDA、Toshiyuki FUKUMOTO、Mohamed OUDAH、Jan Niklas HAUSMANN、Shingo YONEZAWA、Shingo KOBAYASHI、Masatoshi SATO、Cedric TASSEL、Fumitaka TAKEIRI、Hiroshi TAKATSU、Hiroshi KAGEYAMA、Yoshiteru MAENO
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Superconductivity in Antiperovskite Oxide Sr3-xSnO (2017)
  • 著者名/発表者名: Mohamed Oudah、Jan Niklas Hausmann、Shinji Kitao、Atsutoshi Ikeda、Shingo Yonezawa、Makoto Seto、Yoshiteru Maeno
  • 学会等名: Oxide Superspin 2017
  • 国際学会
• [備考] Sr3－xSnOにおけるスズの陰イオン状態の観測
  • URL: https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/observation-of-anion-state-of-tin-in-sr3-xsno/
• [備考] CaSb2における超伝導の発見
  • URL: https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/discovery-of-superconductivity-in-casb2/
• [備考] Sr3－xSnOに対するμSR測定
  • URL: https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/%CE%BCsr-on-sr3-xsno/