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SドープしたFeSeの高温超伝導機構と量子相転移の高圧下NMRによる研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01181
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関京都大学

研究代表者

藤原 直樹  京都大学, 人間・環境学研究科, 准教授 (60272530)

研究分担者 上床 美也  東京大学, 物性研究所, 教授 (40213524)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
キーワード鉄系超伝導体 / 強相関電子系 / 核磁気共鳴 / 高圧下測定 / 量子相転移 / 量子臨界現象 / 高温超伝導 / 鉄系超伝導
研究成果の概要

FeSeは、ネマチック秩序、超伝導、および磁性が圧力・温度(P-T)相図で互いに絡み合っている特異な系である。しかし、12%S-置換したFeSeでは、ネマチック秩序と磁性の重なりが解消されている。そこで、本研究では 約5 GPaまでの圧力下でSe核の磁気共鳴測定を実行した。その結果、約1万気圧において圧力誘起リフシッツ転移が、状態密度の異常として、また異なる反強磁性(AF)揺らぎを伴う超伝導(SC)ダブルドームとして、観察できた。 高い超伝導転移点(Tc)をもつ高圧側ドームでは、従来の予想に反して、AF揺らぎが弱く、dxy軌道とその軌道内結合が高いTcに重要な役割を果たすことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄セレン系超伝導体は、高い超伝導転移点(Tc)をもつ鉄系超伝導体の一つであるが、Tcの起源は解明されたとは言えない。一つには、超伝導、結晶対称性の破れたネマティック秩序、磁性が複雑に関係しているためである。高いTcが4万気圧以上で実現することも問題を難しくしている。本研究では、高圧下でミクロな電子状態を調べるために、キュービックアンビル圧力セルを用いた核磁気共鳴法を開発した。この結果、ネマティック秩序と磁気揺らぎに相関があること、高いTcはネマティック秩序が消滅し、極めて弱い磁気揺らぎ下で実現することが分かった。これは、高温超伝導機構が複数の要因で決まることを示し、起源の多様性を示唆している。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] High-Pressure Phase Diagrams of FeSe1-xTex: Correlation between Suppressed Nematicity and Enhanced Superconductivity2021

    • 著者名/発表者名
      K. Mukasa, K. Matsuura, M. Qiu, M. Saito, Y. Sugimura, K. Ishida, M. Otani, Y. Onishi, Y. Mizukami, K. Hashimoto, J. Gouchi, R. Kumai, Y. Uwatoko, and T. Shibauchi
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 12 号: 1 ページ: 381-381

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20621-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Internal and External Pressure Effects on Superconductivity in FeTexSe1-x (x=0.46, 0.54) Single Crystals2021

    • 著者名/発表者名
      G. Lingannan, K. Ganesan, S. Mariappan, R. Sankar, Y. Uwatoko and S. Arumugam
    • 雑誌名

      J Supercond Nov Magn

      巻: 34 号: 3 ページ: 725-731

    • DOI

      10.1007/s10948-020-05790-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and evaluation via nuclear quadrupole resonance of a palm cubic-anvil pressure cell2020

    • 著者名/発表者名
      S. Nakagawa, J. Gochi, T. Kuwayama, S. Nagasaki, T. Takahashi, J. Cheng, Y. Uwatoko and N. Fujiwara
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 91 号: 7 ページ: 0739071-6

    • DOI

      10.1063/5.0012015

    • NAID

      120006870877

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] NMR study under pressure on the iron-based superconductor FeSe1-xSx (x = 0.12 and 0.23): Relationship between nematicity and AF fluctuations2020

    • 著者名/発表者名
      Kuwayama T.、Matsuura K.、Mizukami Y.、Kasahara S.、Matsuda Y.、Shibauchi T.、Uwatoko Y.、Fujiwara N.
    • 雑誌名

      Modern Physics Letters B

      巻: 34 号: 19n20 ページ: 2040048-2040048

    • DOI

      10.1142/s0217984920400485

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pressure-induced Lifshitz transition in FeSe0.88S0.12 probed via 77Se-NMR2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwayama, K. Matsuura, Y. Mizukami, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Shibauchi, Y. Uwatoko and N. Fujiwara,
    • 雑誌名

      Papers in Physics

      巻: 11 ページ: 1100031-4

    • DOI

      10.4279/pip.110003

    • 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] 77Se-NMR Study under Pressure on 12%-S Doped FeSe2019

    • 著者名/発表者名
      Kuwayama Takanori、Matsuura Kohei、Mizukami Yuta、Kasahara Shigeru、Matsuda Yuji、Shibauchi Takasada、Uwatoko Yoshiya、Fujiwara Naoki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 3 ページ: 033703-033703

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.033703

    • NAID

      210000135114

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic fluctuations under pressure on S-doped FeSe studied via 77Se NMR2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwayama, K. Matsuura, Y. Mizukami, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Shibauchi, Y. Uwatoko, and N. Fujiwara
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 10 ページ: 1013081-5

    • DOI

      10.1063/1.5042570

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] FeSe1-xSx (x = 0.18)における高圧下77Se-NMR測定2020

    • 著者名/発表者名
      中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] FeSe1-xSx (x = 0.05)における高圧下77Se-NMR測定2020

    • 著者名/発表者名
      猪股和也, 中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] FeSe1-xSx (x=0.05) の磁気揺らぎと超伝導2020

    • 著者名/発表者名
      猪股 和也, 桑山 昂典, 中村 昂矢, 松浦 康平, 水上 雄太, 笠原 成, 松田 裕司, 芝内 孝禎, 上床 美也 , 藤 原 直樹
    • 学会等名
      日本高圧力学会 高圧討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] PALM 型キュービックアンビルセルによる Cu2O の NQR 測定2020

    • 著者名/発表者名
      桑山 昂典 , 郷地 順, 中川 悟志, 長崎 尚子, 高橋 輝雄, CHENG Jinguang, 上床 美也 , 藤原 直樹
    • 学会等名
      日本高圧力学会 高圧討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NMR study under pressure on the iron-based superconductor FeSe1-xSx : observation of two types of low-energy AF fluctuations2019

    • 著者名/発表者名
      N. Fujiwara, T. Kuwayama, K. Matsuura, Y. Mizukami, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Shibauchi, and Y. Uwatoko4
    • 学会等名
      ELECTRON CORRELATION IN SUPERCONDUCTORS and NANOSTRUCTURES ( ECSN-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] FeSe1-xSx (x = 0.12) の反強磁性相における高圧下77Se-NMR測定(口頭発表)2019

    • 著者名/発表者名
      桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
    • 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] FeSe1-xSx(x = 0.05, 0.12, 0.23)の常圧での核磁気共鳴(口頭発表)2019

    • 著者名/発表者名
      中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
    • 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] FeSe1-xSx (x = 0.12) の圧力誘起反強磁性と超伝導(口頭発表)2019

    • 著者名/発表者名
      桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
    • 学会等名
      日本高圧力学会 第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Superconductivity and magnetism of S-doped FeSe with a high Tc (=25-30K) studied via 77Se-NMR measurements under pressure2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Fujiwara,T. Kuwayama, K. Matsuura, Y. Mizukami, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Sibauchi, Y. Uwatoko
    • 学会等名
      APS march meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FeSe1-xSx(x>0.2)における圧力下77Se-NMR 測定2019

    • 著者名/発表者名
      桑山昂典、松浦康平、水上雄太、笠原茂、松田裕司、芝内孝禎、上床美也、藤原直樹
    • 学会等名
      日本物理学会 74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between superconductivity and magnetism on FeSe1-xSx (x = 0.12) studied by 77Se-NMR under pressure2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kuwayama, K. Matsuura, Y. Mizukami, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Sibauchi, Y. Uwatoko, N. Fujiwara
    • 学会等名
      International Conference and Workshop on High Pressure Semiconductors & Superconductors Physics (HPSP18&WHS2)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FeSe1-xSx(x=0.12)の磁気秩序相近傍における高圧下77Se-NMR 測定2018

    • 著者名/発表者名
      桑山昂典、松浦康平、水上雄太、笠原茂、松田裕司、芝内孝禎、上床美也、藤原直樹
    • 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] FeSe1-xSx(x=0.12)の高圧下77Se-NMRによる緩和時間T1の測定2018

    • 著者名/発表者名
      桑山昂典、松浦康平、水上雄太、笠原茂、松田裕司、芝内孝禎、上床美也、藤原直樹
    • 学会等名
      日本物理学会 73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 日本物理学会誌2020

    • 著者名/発表者名
      藤原直樹, 上床美也
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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