ドープされたNaCl型ディラック電子系に現れるバレンススキップ超伝導機構の解明

• 研究課題/領域番号: 18K03540
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 小林 夏野 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60424090)
• 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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: バレンススキップ超伝導 / 超伝導 / ディラック物質 / ディラック電子系

研究成果の概要

Ag1-xSn1+xSe2においてディラック電子実現の可能性と、バレンススキップ超伝導におけるバンド構造への興味から単結晶合成と物性測定を行った。超伝導転移温度の異なる二つの組成で単結晶を合成した。価数が2+, 4+と異なれば、Sn-Seの結合長が2種類あることが強く期待されたため、広域X線吸収微細構造 (EXAFS)、核磁気共鳴(NMR)を行ったが、どちらもSnの単一価数を強く示唆する結果であった。第一原理計算においても結合長の変化が見られなかったことから、異なる価数のSnは空間的に局在して分布しているのではなく、一様な金属的な電子状態内に重なって存在している可能性を強く示唆した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回得られた結果は強相関系で実現するバレンススキップ超伝導に関して初めて実験的にバレンススキップを確認することが出来たなど、バレンススキップ超伝導に関して得られた重要な結果である。また、これまで考えられてきたような、空間的に局在した電子が動き出す描像ではなく、電子は一見金属的に見えるもののスナップショット的な測定を行うことによって分裂した状態の重ね合わせとみることもできるなど、超伝導発現に関して新しい局面をもたらすものであると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Sapienza University of Rome(イタリア)
• [国際共同研究] Navel Research Lab./Argonne Natl. Lab./Hofsta University(米国)
• [国際共同研究] サピエンツァ大学(イタリア)
• [雑誌論文] Optical signatures of phase transitions and structural modulation in elemental tellurium under pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez Diego、Tsirlin Alexander A.、Biesner Tobias、Ueno Teppei、Takahashi Takeshi、Kobayashi Kaya、Dressel Martin、Uykur Ece
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 17 ページ: 174101-174101
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.174104
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconductivity in Bi2-xSbxTe3-ySey (x = 1.0 and y = 2.0) under pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: He Tong、Yang Xiaofan、Taguchi Tomoya、Zhi Lei、Miyazaki Takafumi、Kobayashi Kaya、Akimitsu Jun、Ishii Hirofumi、Liao Yen-Fa、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 32 号: 46 ページ: 465702-465702
  • DOI: 10.1088/1361-648x/abaad2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Time-reversal invariant and fully gapped unconventional superconducting state in the bulk of the topological compound Nb0.25Bi2Se3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Das Debarchan、Kobayashi K.、Smylie M. P.、Mielke C.、Takahashi T.、Willa K.、Yin J.-X.、Welp U.、Hasan M. Z.、Amato A.、Luetkens H.、Guguchia Z.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 13 ページ: 134514-134514
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.134514
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two Linear Regimes in Optical Conductivity of a Type-I Weyl Semimetal: The Case of Elemental Tellurium (2020)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez Diego、Tsirlin Alexander A.、Biesner Tobias、Ueno Teppei、Takahashi Takeshi、Kobayashi Kaya、Dressel Martin、Uykur Ece
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 号: 13 ページ: 136402-136402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.136402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconductivity in 5d transition metal Laves phase SrIr2 (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Horie, K. Horigane, S. Nishiyama, M. Akimitsu, K. Kobayashi, S. Onari, T. Kambe, Y. Kubozono, J. Akimitsu
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 32 号: 17 ページ: 175703-175703
  • DOI: 10.1088/1361-648x/ab6a2e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual electronic state of Sn in AgSnSe2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Naijo Y.、Hada K.、Furukawa T.、Itou T.、Ueno T.、Kobayashi K.、Mazin I. I.、Jeschke H. O.、Akimitsu J.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 7 ページ: 075134-075134
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.075134
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconducting Properties of AgSnSe2 Studied by 77Se-NMR and 119Sn-NMR (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K.、Naijo Y.、Hada K.、Furukawa T.、Itou T.、Ueno T.、Kobayashi K.、Akimitsu J.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30 ページ: 11057-11057
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nodeless superconducting gap in the candidate topological superconductor Sn1?xInxTe for x=0.7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Smylie M. P.、Kobayashi Kaya、Takahashi T.、Chaparro C.、Snezhko A.、Kwok W.-K.、Welp U.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 9 ページ: 94513-94513
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.094513
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fermi level tuning of Ag-doped Bi2Se3 topological insulator (2019)
  • 著者名/発表者名: Uesugi Eri、Uchiyama Takaki、Goto Hidenori、Ota Hiromi、Ueno Teppei、Fujiwara Hirokazu、Terashima Kensei、Yokoya Takayoshi、Matsui Fumihiko、Akimitsu Jun、Kobayashi Kaya、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 5376-5376
  • DOI: 10.1038/s41598-019-41906-7
  • NAID: 120006777514
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Determination of the local structure of Sr2-xMxIrO4 (M = K, La) as a function of doping and temperature (2018)
  • 著者名/発表者名: Kensei Terashima, Eugenio Paris, Eduardo Salas-Colera, Laura Simonelli, Boby Joseph, Takanori Wakita, Kazumasa Horigane, Masanori Fujii, Kaya Kobayashi, Rie Horie, Jun Akimitsu, Yuji Muraoka, Takayoshi Yokoya and Naurang Lal Saini
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 巻: 20 号: 36 ページ: 23783-23788
  • DOI: 10.1039/c8cp03756f
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Ag0.8Sn1.2Se2 単結晶の顕微光電子分光 (2021)
  • 著者名/発表者名: 脇田高徳, 片岡範行, Li Ya Jun, 室隆桂之, 小林夏野, 上野哲平, 秋光純, 村岡祐治, Naurang L. Saini, 横谷尚睦
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] (Pb1-xTlx)Te超伝導体における不純物サイトのNMR緩和率とナイトシフト測定から見た電荷近藤効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀川瑠星, 八島光晴, 椋田秀和, 三宅和正A, 村上博成B, P. WalmsleyC, P. Giraldo-GalloC, T. Geballe, I. Fisher, 高橋武士, 小林夏野
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Possible valence skipping superconductivity in doped Dirac metal (2019)
  • 著者名/発表者名: Teppei Ueno, Takanori Wakita, Tetsuya Furukawa, Tetsuaki Itou, Takayoshi Yokoya, Jun Akimitsu, Kaya Kobayashi
  • 学会等名: APS March Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Ag1-xSn1+xSe2（x = 0.0, 0.1, 0.2, 0.25 及び1.0）のEXAFS解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 脇田高徳, Eugenio Paris, 小林夏野, 寺嶋健成, Muammer Yasin Hacisalioglu, 上野哲平, Federica Bondino, Elena Magnano, Igor Pis, Luca Olivi, 秋光純, 村岡祐治, 横谷尚睦, Naurang L. Saini
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会(2019年)
• [学会発表] 119Sn-NMR測定によるValence Skipping候補物質AgSnSe2の超伝導相電子状態の検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内條雄介, 羽田健吾, 古川哲也, 伊藤哲明, 上野哲平, 小林夏野, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会(2019年)
• [学会発表] AgSnSe2のNMRから見た超伝導相電子状態の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 内條雄介, 羽田健吾, 古川哲也, 伊藤哲明, 上野哲平, 小林夏野, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] NMRから見たValence Skipping候補物質AgSnSe2の金属相電子状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 羽田健吾, 内條雄介, 古川哲也, 伊藤哲明, 上野哲平, 小林夏野, 秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会