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一軸性歪み制御下物性測定による超伝導体における回転対称性の破れの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J12149
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
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京大学

研究代表者

石田 浩祐  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード鉄系超伝導体 / 一軸性歪み / 電子ネマティック秩序 / 量子臨界点
研究開始時の研究の概要

近年、電子系の回転対称性が自発的に破れた電子ネマティック秩序相近傍で非従来型超伝導が出現することが明らかになりつつあり、この回転対称性の破れの微視的起源及びその超伝導の発現メカニズムへの影響を理解することは大変重要である。
そこで本研究では、試料に一軸性歪みを導入することで系の回転対称性を外部から制御できるデバイスを開発し、この装置を用いて一軸性歪み制御下電気抵抗、熱電係数、比熱測定系を構築する。これにより回転対称性の破れと非従来型超伝導の関係を新たなアプローチから明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

今年度は昨年度明らかにした鉄系超伝導体Fe(Se,Te)における磁性を伴わない電子ネマティック秩序の量子臨界点についてさらに研究を進めた。
まず、Fe(Se,Te)と同様に非磁性の電子ネマティック秩序を示すFe(Se,S)に対し系統的な弾性抵抗測定を行った。この手法では、試料に一軸性の歪みを加えた際にどの程度電気抵抗の面内異方性が発達したかを測定し、その系のもつ電子ネマティック秩序への不安定性をネマティック感受率として定量化して評価する。Fe(Se,Te)と同様の実験のセットアップで測定を行ったが、Fe(Se,S)においてもネマティック感受率はキュリーワイス則に従って構造相転移温度に向かって増大し、キュリーワイス温度はSeに対するS置換量を増やすにつれて連続的に抑制されていき、S置換量17%付近でおおよそ0Kとなった。量子臨界点近傍でのネマティック感受率の発散的振る舞いは2つの系で非常に似通っているが、Fe(Se,S)においてはネマティック量子臨界点より高置換側に移動すると超伝導転移温度が急速に抑制されるのに対して、Fe(Se,Te)においては超伝導転移温度が量子臨界点に向かい上昇している。これはFe(Se,Te)においては回転対称性を破ろうとする不安定性がクーパー対形成機構と密接に関連していることを示唆している。
さらに、このFe(Se,Te)の非磁性ネマティック量子臨界点近傍での輸送特性を調べるため、パルス強磁場を用いて超伝導転移温度以下まで電気抵抗の温度依存性を評価した。反強磁性相の量子臨界点近傍では、しばしば温度に比例して電気抵抗が変化するという通常金属とは異なる振る舞いが観測されるが、Fe(Se,Te)においてはそのような振る舞いは観測されなかった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カールスルーエ工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ミネソタ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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] Bond Directional Anapole Order in a Spin-Orbit Coupled Mott Insulator Sr2(Ir1-xRhx)O42021

    • 著者名/発表者名
      H. Murayama, K. Ishida, R. Kurihara, T. Ono, Y. Sato, Y. Kasahara, H. Watanabe, Y. Yanase, G. Cao, Y. Mizukami, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and S. Kasahara
    • 雑誌名

      Phys. Rev. X

      巻: 11 号: 1 ページ: 011021-011021

    • DOI

      10.1103/physrevx.11.011021

    • 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] Divergent Nematic Susceptibility near the Pseudogap Critical Point in a Cuprate Superconductor2020

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida, Suguru Hosoi, Yuki Teramoto, Tomohiro Usui, Yuta Mizukami, Kenji Itaka, Yuji Matsuda, Takao Watanabe, and Takasada Shibauchi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 6 ページ: 064707-064707

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.064707

    • NAID

      40022254195

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Electronic Nematicity in Heavily Hole-Doped Iron Pnictide Superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      K. Ishida, M. Tsujii, S. Hosoi, Y. Mizukami, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, T. Wolf, K. Grube, H. v. Loehneysen, R. M. Fernandes, and T. Shibauchi,
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 117 号: 12 ページ: 6424-6429

    • DOI

      10.1073/pnas.1909172117

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] 鉄系超伝導体Fe(Se,Te) のネマティック量子臨界点近傍における輸送特性2021

    • 著者名/発表者名
      石田浩祐
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Nematic Quantum Criticality in FeSe1-xTex2020

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      Quantum Complex Matter 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄系超伝導体Fe(Se,Te)におけるネマティック量子臨界点2020

    • 著者名/発表者名
      石田浩祐
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Unusual electronic nematicity in heavily hole doped iron-based superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      SNU PKU U-Tokyo Joint Workshop on strongly correlated Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe(Se,Te)における電子ネマティック秩序2020

    • 著者名/発表者名
      石田浩祐
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nematic Quantum-Critical Fluctuations Near the Pseudogap Quantum Critical Point in a Cuprate Superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel electronic nematicity in the heavily hole-doped iron pnictides2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unusual electronic nematicity in heavily hole doped iron-based superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unusual electronic nematicity in heavily hole doped iron-based superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Superconductivity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic nematic fluctuations in high-Tc cuprate and iron-based superconductors2019

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Ishida
    • 学会等名
      QLC Topical Workshop on Elastoresistance in Correlated Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] ORCID

    • URL

      http://orcid.org/0000-0003-4584-1463

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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