酸化物界面における強誘電性揺らぎによる超伝導特性への影響

• 研究課題/領域番号: 18K04940
• 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29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 堀場 律子 (江口律子) 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 助教 (50415098)
• 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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 超伝導 / 酸化物界面 / 強誘電性 / 酸化物薄膜界面 / 強誘電特性

研究成果の概要

LaAlO3/SrTiO3界面における超伝導物性に強誘電性の揺らぎを導入するため、基板を量子常誘電体として知られるSrTiO3から強誘電相転移を示すCaドープSrTiO3に置き変えたLaAlO3/CaxSr1-xTiO3を作製した。界面に発現する金属伝導や超伝導特性を調べた結果、常伝導状態の抵抗率の温度変化では強誘電相転移にともなう異常が観測され、さらに低温では超伝導転移が観測された。LaAlO3/CaxSr1-xTiO3の超伝導転移温度（Tc）の最高値はLaAlO3/SrTiO3の系よりわずかに上昇する程度であったが、常伝導状態での伝導度に対するTcの相図は異なることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸素欠損を持つバルクのCaxSr1-xTiO3-dは強誘電相転移を示しさらに低温では超伝導を示すことが報告された。この報告により強誘電性揺らぎの超伝導への影響が議論され、強誘電性揺らぎがTcの上昇に効果的に働くのではないかという予想が理論的になされた。このようなシナリオは、銅酸化物や鉄系の高温超伝導体において、超伝導が反強磁性相近傍に出現するということに類似している。このように様々な電子物性相において、一見悪影響を及ぼすと予想される電子物性相の相境界近傍で新奇な物性や機能が現れるということは物性研究において大変興味深いポイントであり、新たな機能を創出するプラットフォームとなり得ると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)
• [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)
• [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)
• [雑誌論文] Emergence of a Pressure-Driven Superconducting Phase in Ba0.77Na0.23Ti2Sb2O (2021)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Tomoya、Wang Yanan、Yang Xiaofan、Li Huan、Takabayashi Yasuhiro、Hayashi Kouichi、Miyazaki Takafumi、Liao Yen-Fa、Ishii Hirofumi、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 60 号: 6 ページ: 3585-3592
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c02836
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconductivity in topological insulator β-PdBi2 under pressure (2021)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, T. Taguchi, H. Li, Y. Wang, H. Ishii, Y.-F. Liao, H. Goto, R. Eguchi, Y. Kubozono
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 33 号: 13 ページ: 135702-135702
  • DOI: 10.1088/1361-648x/abd99c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new protocol for the preparation of superconducting KBi2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Li Huan、Wang Yanan、Aoki Yutaro、Nishiyama Saki、Yang Xiaofan、Taguchi Tomoya、Miura Akari、Suzuki Ai、Zhi Lei、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Kambe Takashi、Liao Yen-Fa、Ishii Hirofumi、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 10 号: 45 ページ: 26686-26692
  • DOI: 10.1039/d0ra04541a
  • NAID: 120006953499
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure and superconducting properties of multiple phases of (NH3) y AE x FeSe (AE: Ca, Sr and Ba) (2020)
  • 著者名/発表者名: Li Huan、Wang Yanan、Yang Xiaofan、Taguchi Tomoya、Zhi Lei、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Ishii Hirofumi、Liao Yen-Fa、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 32 号: 39 ページ: 395704-395704
  • DOI: 10.1088/1361-648x/ab9911
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Band Engineering of Bilayer Graphene through Combination of Direct Electron Transfer and Electrostatic Gating (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhi Lei、Goto Hidenori、Takai Akihisa、Miura Akari、Hamao Shino、Eguchi Ritsuko、Nishikawa Takao、Tokito Shizuo、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 124 号: 43 ページ: 24001-24008
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c07537
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting behavior of BaTi2Bi2O and its pressure dependence (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Yanan、Li Huan、Taguchi Tomoya、Suzuki Ai、Miura Akari、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Miyazaki Takafumi、Liao Yen-Fa、Ishii Hirofumi、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 22 号: 40 ページ: 23315-23322
  • DOI: 10.1039/d0cp04771f
  • 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] Inhomogeneous superconductivity in thin crystals of FeSe1－xTex (x=1.0, 0.95, and 0.9) (2020)
  • 著者名/発表者名: Ritsuko Eguchi, Megumi Senda, Eri Uesugi, Hidenori Goto, Akihiko Fujiwara, Yasuhiko Imai, Shigeru Kimura, Takashi Noji, Yoji Koike, Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 7 号: 3 ページ: 036001-036001
  • DOI: 10.1088/2053-1591/ab7c85
  • NAID: 120006825998
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superconducting behavior of a new metal iridate compound, SrIr2, under pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: Xiaofan Yang, Huan Li, Tong He, Tomoya Taguchi, Yanan Wang, Hidenori Goto, Ritsuko Eguchi, Rie Horie, Kazumasa Horigane, Kaya Kobayashi, Jun Akimitsu, Hirofumi Ishii, Yen Fa Liao, Hitoshi Yamaoka, Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Journal of Physics Condensed Matter 巻: 32 号: 2 ページ: 025704-025704
  • DOI: 10.1088/1361-648x/ab4605
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation and characterization of superconducting Ba1-xCsxTi2Sb2O, and its pressure dependence of superconductivity (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang Yanan, Yang Xiaofan, Taguchi Tomoya, Li Huan, He Tong, Goto Hidenori, Eguchi Ritsuko, Miyazaki Takafumi, Liao Yen-Fa, Ishii Hirofumi, Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 巻: 58 号: 11 ページ: 110603-110603
  • DOI: 10.7567/1347-4065/ab4ef5
  • NAID: 210000157392
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure-induced superconductivity in Bi2-xSbxTe3-ySey (2019)
  • 著者名/発表者名: Tong He, Xiaofan Yang, Tomoya Taguchi, Teppei Ueno, Kaya Kobayashi, Jun Akimitsu, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao, Hiromi Ota, Hidenori Goto, Ritsuko Eguchi, Kensei Terashima, Takayoshi Yokoya, Harald O. Jeschke, Xianxin Wu, Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 100 号: 9 ページ: 094525-094525
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.094525
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrication of flexible high-performance organic field-effect transistors using phenacene molecules and their application toward flexible CMOS inverters (2019)
  • 著者名/発表者名: Pompei Emanuela、Turchetti Claudio、Hamao Shino、Miura Akari、Goto Hidenori、Okamoto Hideki、Fujiwara Akihiko、Eguchi Ritsuko、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 印刷中 号: 20 ページ: 6022-6033
  • DOI: 10.1039/c8tc05824e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of the extended phenacene molecules, [10]phenacene and [11]phenacene, and their performance in a field-effect transistor (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Hideki、Hamao Shino、Eguchi Ritsuko、Goto Hidenori、Takabayashi Yasuhiro、Yen Paul Yu-Hsiang、Liang Luo Uei、Chou Chia-Wei、Hoffmann Germar、Gohda Shin、Sugino Hisako、Liao Yen-Fa、Ishii Hirofumi、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 4009-4009
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39899-4
  • NAID: 120006777515
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation and characterization of a new metal-intercalated graphite superconductor (2018)
  • 著者名/発表者名: Yang Xiaofan、Taguchi Tomoya、Wang Yanan、He Tong、Uchiyama Takaki、Takai Akihisa、Zhi Lei、Miyazaki Takafumi、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Ishii Hirofumi、Liao Yen-Fa、Yamaoka Hitoshi、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 6 号: 1 ページ: 016003-016003
  • DOI: 10.1088/2053-1591/aae9d2
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Synthesis and Physical Properties of Niobium Oxide Dihalide NbOBr2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Eguchi Ritsuko
  • 学会等名: International Meeting on Thin Film Interfaces and Composite Crystals
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Conductivity and superconductivity at LaAlO3/Ca-doped SrTiO3 interfaces (2019)
  • 著者名/発表者名: Ritsuko Eguchi, Margherita Boselli, Adrien Waelchli, Gernot Scheerer, Danfeng Li, Stefano Gariglio, Jean-Marc Triscone
  • 学会等名: Workshop ‘Progress in Superconductivity Research’
• [学会発表] Superconductivity at LaAlO3/Sr1-xCaxTiO3 interfaces (2018)
  • 著者名/発表者名: Ritsuko Eguchi, Margherita Boselli, Adrien Waelchli, Stefano Gariglio, Jean-Marc Triscone
  • 学会等名: European Materials Research Society (E-MRS) 2018 Fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] LaAlO3/Sr1-xCaxTiO3界面の超伝導特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 江口律子, Margherita Boselli, Adrien Waelchli, Gernot Scheerer, Danfeng Li, Stefano Gariglio, Jean-Marc Triscone
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会