重い電子系超伝導体の人工超格子の作製による物性研究

• 研究課題/領域番号: 18340100
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 芝内 孝禎 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00251356)
• 研究分担者: 寺嶋 孝仁 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (40252506)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 17,150千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 2,250千円); 2008年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2007年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2006年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
• キーワード: f電子系 / 次元性制御 / 電子相関 / 量子臨界点 / 反強磁性 / 非フェルミ液体 / 異方的超伝導 / 超格子 / 有効質量 / 超伝導対称性 / 積層構造 / 量子臨界現象 / エピタキシャル成長 / π接合 / 擬ギャップ

研究概要

本研究では、希土類元素Ceを含む重い電子系化合物の薄膜化技術を確立し、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜、CeIn3反強磁性体のエピタキシャル薄膜、およびCeIn3とLaIn3のエピタキシャル人工超格子の作製に成功した.Ce系重い電子系のエピタキシャル薄膜作製は世界初の成果である.さらに人工超格子の作製により、重い電子系の次元性を制御することが可能になり、低次元化による反強磁性の抑制とそれに伴う非フェルミ液体的物性の発現の観測に成功した.今後2次元の重い電子系における新しい物理学の展望が期待できる.

研究成果

• [雑誌論文] Microwave Surface-Impedance Measurements of the Magnetic Penetration Depth in Single Crystal Ba_<1-x>K_xFe_2As_2 Superconductors : Evidence for a Disorder-Dependent Superfluid Density (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hashimoto, T. Shibauchi, S. Kasahara, K. Ikada, S. Tonegawa, T. Kato, R. Okazaki, C. J. van der Beek, M. Konczykowski, H. Takeya, K. Hirata, T. Terashima and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Phase Transition Deep Inside the Hidden Order Phase of Ultraclean URu_2Si_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibauchi, T. Sasaki, H. Oizumi, N. Kobayashi, T. Takamasu, K. Takenaka, Y. Imanaka, T. D. Matsuda, Y. Haga, Y. Onuki and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lower Critical Fields of Superconducting PrFeAsO_<1-y> Single Crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Okazaki, M. Konczykowski, C. J. van der Beek, T. Kato, K. Hashimoto, M. Shimozawa, H. Shishido, M. Yamashita, M. Ishikado, H. Kito, A. Iyo, H. Eisaki, S. Shamoto, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 64520-64520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave Penetration Depth and Quasiparticle Conductivity of PrFeAsO_<1-y> Single Crystals : Evidence for a Full-Gap Superconductor (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hashimoto, T. Shibauchi, T. Kato, K. Ikada, R. Okazaki, H. Shishido, M. Ishikado, H. Kito, A. Iyo, H. Eisaki, S. Shamoto and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 102 ページ: 17002-17002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal-Transport Measurements in a Quantum Spin-Liquid State of the Frustrated Triangular Magnet k-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, N. Nakata, Y. Kasahara, T. Sasaki, N. Yoneyama, N. Kobayashi, S. Fujimoto, T. Shibauchi and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Nature Phys 44-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Phase Transition Deep Inside the Hidden Order Phase of Ultraclean URu2Si2 (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, K. Hashimoto, T. Shibauchi, T. Sasaki, H. Oizumi, N. Kobayashi, T. Takamasu, K. Takenaka, Y. Imanaka, T. D. Matsuda, Y. Hasa, Y. Onuki, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 156403-156403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entanglement of Solid Vortex Matter : A Boomerang Shaped Reduction Forced by Disorder in Interlayer Phase Coherence in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda, J. R. Thompson and L. Krusin-Elbaum
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 101 ページ: 27003-27003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-Transport Properties Governed by Antiferromagnetic Fluctuations in the Heavy Fermion Superconductor CeIrIn_5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77 ページ: 214504-214504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Conductivity Evidence for a dx^2-y^2 Pairing Symmetry in the Heavy-Fermion CeIrIn_5 Superconductor (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, T. Iwasawa, Y. Shimizu, H. Shishido, T. Shibauchi, I. Vekhter and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Quantum Critical Route to a Fermi Liquid in High-Temperature Superconductors (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi, L. Krusin-Elbaum, M. Hasegawa, Y. Kasahara, R. Okazaki and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 7120-7123
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kes, c-Axis Coupling in Underdoped Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d> with Varying Degrees of Disorder (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Spathis, S. Colson, C. J. van der Beek, P. Gierlowski, T. Shibauchi, Y. Matsuda, M. Gaifullin and M. Li, P. H
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Flux Line Lattice in CeCoIn_5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawano-Furukawa, B. Lake, A. Wiedenmann, K. Kiefer, T. Shibauchi and Y. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 77 ページ: 23702-23702
  • NAID: 110006613870
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flux Line Lattice Melting and the Formation of a Coherent Quasiparticle Bloch State in the Ultraclean URu_2Si_2 Superconductor (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Okazaki, Y. Kasahara, H. Shishido, M. Konczykowski, K. Behnia, Y. Haga, T. D. Matsuda, Y. Onuki, T. Shibauchi and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 100 ページ: 37004-37004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Conductivity Evidence for a dx2-y2 Pairing Symmetry in the Heavy-Fermion CeIrIn5 Superconductor (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, T. Iwasawa, Y. Shimizu, H. Shishido, T. Shibauchi, I. Vekhter, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 207003-207003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-Transport Properties Governed by Antiferromagnetic Fluctuations in the Heavy Fermion Superconductor CeIrIn5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki H. Kontani. Y. Matsuda
  • 雑誌名: Physical Review B 77 ページ: 214504-214504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Conductivity Evidence for a dx2-y2 Pairing Symmetry for the Heavy-Fermion CeIrIn5 Superconductor (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, T. Iwasawa, Y. Shimizu, H. Shishido, T. Shibauchi, I. Vekhter, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 100(掲載予定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Field Superconducting Transition of CeCoIn_5 Studied by Local Magnetic Induction Measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Okazaki, H. Shishido, T. Shibauchi, M. Konczykowski, A. Buzdin and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 224529-224529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vortex Redistribution below the First-Order Transition Tmperature in the b-Pyrochlore Superconductor Ko_2O_6 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi, M. Konczykowski, C. J. van der Beek, R. Okazaki, Y. Matsuda, J. Yamaura, Y. Nagao and Z. Hiroi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 99 ページ: 257001-257001
  • 査読あり
• [雑誌論文] FFLO State in Thin Superconducting Films (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Buzdin, Y. Matsuda and T. Shibauchi
  • 雑誌名: Europhys. Lett 80 ページ: 67004-67004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition between Unconventional Superconductivity and Incommensulate Antiferromagnetic Order in CeRh_<1-x>Co_xIn_5 (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Ohira-Kawamura, H. Shishido, A.Yoshida, R. Okazaki, H. Kawano-Furukawa, T. Shibauchi, H. Harima and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 132507-132507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Thin Films of Heavy Fermion Compound CeCoIn_5 Prepared by Molecular Beam Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Izaki, H. Shishido, T. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda and T. Terashima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 91 ページ: 122507-122507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exotic Superconducting Properties in the Electron-Hole Compensated Heavy Ferimon Semimetal' Uru_2Si_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, T. Iwasawa, H. Shishido, T. Shibauchi, K. Behnia, Y. Haga, T. D. Matsuda, Y. Onuki, M. Sigrist and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 99 ページ: 116402-116402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Rattling Phonons on the Dynamics of Quasiperticle Excitation in the b-Pyrochlore Kos_2O_6 Superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimono, T. Shibauchi, Y. Kasahara, T. Kato, K. Hashimoto, Y. Matsuda, J. Yamaura, Y. Nagao and Z. Hiroi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 98 ページ: 257004-257004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeMIn5 (M: Co and Rh) : Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, H. Shishido, H. Nakai, T. Shibauchi, K. Behnia, K. Izawa, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani and Y. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 76 ページ: 24703-24703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Thin Films of Heavy Fermion Compound CeCoIn5 Prepared by Molecular Beam Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Izaki, H. Shishido, T. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and T. Terashima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 91 ページ: 122507-122507
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Field Superconducting Transition of CeCoIn5 Studied by Local Magnetic Induction Measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Okazaki, H. Shishido, T. Shibauchi, M. Konczykowski, A. Buzdin, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 76 ページ: 224529-224529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of CeMln5 (M : Co and Rh) : Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima, H.Shishido, H.Nakai, T.Shibauchi, et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 ページ: 24703-24703
• [学会発表] 重い電子系人工超格子をもちいた次元性制御による量子臨界点の実現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安一樹, 宍戸寛明, 加藤智成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 重い電子系人工超格子を用いた次元性制御による量子臨界点の実現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安一樹, 宍戸寛明, 加藤智成, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] HeavyFermions in Flatland, 新学術領域研究重い電子系の形成と秩序化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 芝内孝禎
  • 学会等名: 第1回研究会
  • 発表場所: 東京大学柏図書館メディアホール
  • 年月日: 2009-03-11
• [学会発表] HeavyFermions in Flatland (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: Workshop on Functional Materials by Desi
  • 発表場所: Los Alamos National Laboratory (NM, USA)(招待講演)
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] 人工超格子による重い電子系の次元性制御I (2008)
  • 著者名/発表者名: 安一樹, 加藤智成, 宍戸寛明, 二井瑛典, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 人工超格子による重い電子系の次元性制御II (2008)
  • 著者名/発表者名: 加藤智成, 安一樹, 宍戸寛明, 二井瑛典, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] Pinning Down the Pairing Symmetry of Heavy-Fermion Compound CeIrIn_5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasahara, T. Iwasawa, Y. Shimizu, H. Shishido, T. Shibauchi, I. Vekhter and Y. Matsuda
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physics (LT25)
  • 発表場所: アムステルダム(オランダ)
  • 年月日: 2008-08-10
• [学会発表] CeIrIn5の超伝導対称性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 笠原裕一, 岩澤卓矢, 清水悠晴, 宍戸寛明, 芝内孝禎, 松田祐司, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大
  • 年月日: 2008-03-24
• [学会発表] CeIn_3人工超格子における次元性制御による反強磁性の抑制と重い電子状態 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 加藤智成, 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大
  • 年月日: 2008-03-23
• [学会発表] 2次元heavy fermion : 分子線エピタクシー法によるf電子系人工超格子の作製と評価 I (2007)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 加藤智成, 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] 2次元heavy fermion : 分子線エピタクシー法によるf電子系人工超格子の作製と評価 II (2007)
  • 著者名/発表者名: 加藤智成, 宍戸寛明, 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] 中性子小角散乱法を用いたCeCoIn_5における磁束格子構造の研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 河村聖子, 宍戸寛明, 古川はづき, 芝内孝禎, 松田祐司, B. Lake, A. Wiedenmann
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] CeIrIn_5の磁場中熱伝導率の異方性と超伝導ギャップ構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 清水悠晴, 岩澤卓矢, 笠原裕一, 宍戸寛明, 芝内孝禎, 松田祐司, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] 2次元heavy fermion:分子線エピタクシー法によるf電子系人工超格子の作製と評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 加藤智成, 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] Non-Fermi Liquid Behavior in the Magnetotransport of Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion Compounds CeMIn_5 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakajima, T. Shibauchi, H. Shishido H. Nakai, K. Behnia, K. Izawa, M. Hedo, Y. Uwatoko, T. Matsumoto, R. Settai, Y. Onuki, H. Kontani, and Y. Matsuda
  • 学会等名: The 8th International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2007)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-08-22
• [学会発表] CeCoIn_5の平行磁場下における局所磁化測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡崎竜二, 宍戸寛明, 芝内孝禎, 松田祐司, Marcin. Konczykowski, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 首都大
  • 年月日: 2007-03-20
• [学会発表] 熱伝導率から見たCeIrIn_5の超伝導ギャップ構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩澤卓矢, 笠原裕一, 宍戸寛明, 井澤公一, 芝内孝禎, 松田祐司, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 首都大
  • 年月日: 2007-03-20
• [学会発表] 中性子散乱で見たCe(Rh, Co)In_5の磁性と超伝導への寄与 (2007)
  • 著者名/発表者名: 河村聖子, 吉田暁海理, 古川はづき, 宍戸寛明, 松田祐司, 芝内孝禎, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 首都大
  • 年月日: 2007-03-20
• [学会発表] CeRh_<1-x>Co_xIn_5のHall効果測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 岡崎竜二, 福浦大志, 芝内孝禎, 松田祐司, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 首都大
  • 年月日: 2007-03-20
• [学会発表] 重い電子系化合物CeMIn_5(M=Co, Rh)の高圧下磁気抵抗 (2006)
  • 著者名/発表者名: 仲島康行, 宍戸寛明, 中井秀和, 芝内孝禎, 松田祐司, 井澤公一, 辺土正人, 上床美也, 松本武彦, 摂待力生, 大貫惇睦, 紺谷浩
  • 学会等名: 日本物理学会2006年秋季大会
  • 発表場所: 千葉大
  • 年月日: 2006-09-24
• [学会発表] CeCoIn_5の超伝導状態における微小ホール素子による局所磁化測定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 宍戸寛明, 岡崎竜二, 芝内孝禎, 松田祐司, Marcin Konczykowski, 摂待力生, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2006年秋季大会
  • 発表場所: 千葉大
  • 年月日: 2006-09-24
• [学会発表] CeCoIn_5超伝導薄膜の作製 (2006)
  • 著者名/発表者名: 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会2006年秋季大会
  • 発表場所: 千葉大
  • 年月日: 2006-09-24
• [備考]
  • URL: http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp?Research%20Highlights
• [備考]
  • URL: http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp/index.php?Research%20Highlights