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鉄カルコゲナイド超伝導体薄膜における新奇超伝導現象の探索

研究課題

研究課題/領域番号 19K14651
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

鍋島 冬樹  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30782776)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード鉄カルコゲナイド超伝導体 / 磁気輸送特性 / ミュオンスピン緩和 / 磁場侵入長 / 薄膜 / 鉄カルコゲナイド超伝導 / 磁性 / マイクロ波伝導度 / 鉄系超伝導体
研究開始時の研究の概要

鉄カルコゲナイド超伝導体FeSeは,非常に小さいフェルミエネルギーおよび大きなスピン軌道相互作用を持つという稀有な性質をもち,これまでにない全く新しい超伝導状態が実現している可能性がある.本研究では,広い組成領域に渡って連続的な元素置換が可能である薄膜試料を作製し,様々な測定プローブ―例えば磁気輸送特性や磁場侵入長測定など―を用いた系統的な常伝導特性・超伝導特性の評価を行うことで,この物質群の超伝導の特異性・新規性を,多角的な視点から明らかにすることを目的とする.

研究成果の概要

FeSe1-xTexと FeSe1-ySy薄膜の磁気輸送特性測定および磁場侵入長測定から,キャリア数とTcが正の相関を示すことがわかった.この結果は,電子ネマティック転移によるフェルミ面の変化によるキャリア数の変化がS置換とTe置換で違っていて,それがTcの振る舞いの違いの原因になっており,電子ネマティック転移やそのゆらぎ自身は超伝導(少なくともTc)には直接的には影響しないことを示唆している.さらに,S置換試料のミュオンスピン緩和実験を行い,高S置換試料は低温で磁気秩序を示すことを世界で初めて明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄カルコゲナイド超伝導体FeSeは超伝導転移温度Tcが低いものの,様々な方法でTcを大幅に上昇させることができ,さらなるTcの向上や実用化を目指し,超伝導メカニズム解明に向けて精力的に研究がなされている.FeSeは静水圧下でTcが4倍程度に増大するが,元素置換による格子の圧縮(化学圧力)ではTcの上昇は見られない.磁気的なゆらぎが超伝導の重要因子の一つだと考えられているが,本研究により,物理圧力と同様に化学圧力でも磁気秩序が誘起されることが明らかになった.今後この磁気秩序を詳しく調べることで物理圧力と化学圧力でのTcの違いを明らかにし,この物質のTc上昇のメカニズムを解明できる可能性がある.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Orbital mixing at the onset of high-temperature superconductivity in FeSe1?xTex/CaF22021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama K.、Tsubono R.、Phan G. N.、Nabeshima F.、Shikama N.、Ishikawa T.、Sakishita Y.、Ideta S.、Tanaka K.、Maeda A.、Takahashi T.、Sato T.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.l012007

    • 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] Sulfur-induced magnetism in FeSe1-xSx thin films on LaAlO3 revealed by muon spin rotation/relaxation2021

    • 著者名/発表者名
      F. Nabeshima, Y. Kawai, N. Shikama, Y. Sakishita, A. Suter, T. Prokscha, S. E. Park, S. Komiya, A. Ichinose, T. Adachi, and A. Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.184504

    • 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] Correlation between superconducting transition temperatures and carrier densities in Te- and S-substituted FeSe thin films2020

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Nabeshima, Tomoya Ishikawa, Naoki Shikama, Atsutaka Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.184517

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of superconducting transition temperature in electrochemically etched FeSe/LaAlO3 films2020

    • 著者名/発表者名
      Shikama Naoki、Sakishita Yuki、Nabeshima Fuyuki、Katayama Yumiko、Ueno Kazunori、Maeda Atsutaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 8 ページ: 083006-083006

    • DOI

      10.35848/1882-0786/aba649

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical pressure effect of the electron-doped FeSe films with an electric double-layer-transistor structure2020

    • 著者名/発表者名
      Shikama N、Sakishita Y、Nabeshima F、Maeda A
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1590 号: 1 ページ: 012012-012012

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1590/1/012012

    • 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] Transport properties of FeSe1-xSx and FeSe1-yTey epitaxial thin films under magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      N. Shikama, T. Ishikawa, F. Nabeshima, A. Maeda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1293 号: 1 ページ: 012015-012015

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1293/1/012015

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Enhancement of superconducting transition temperature in electrochemically etched FeSe/LaAlO3 films2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shikama, Yuki Sakishita, Fuyuki Nabeshima, Yumiko Katayama, Kazunori Ueno, Atsutaka Maeda
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Complex conductivity of the FeSe1-xTex films2021

    • 著者名/発表者名
      Hodaka Kurokawa, Sota Nakamura, Zhao Jiahui, Naoki Shikama, Yuki Sakishita, Yue Sun, Fuyuki Nabeshima, Yoshinori Imai, Haruhisa Kitano, Atsutaka Maeda
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sulfur-induced magnetism in iron-chalcogenide thin films2021

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Nabeshima, Yuma Kawai, Naoki Shikama, Yuki Sakishita, Andreas Suter, Sang Eun Park, Tadashi Adachi, Atsutaka Maeda
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空洞共振器による鉄カルコゲナイド薄膜の複素伝導度測定2021

    • 著者名/発表者名
      趙嘉輝, 黒川穂高, 小林友輝, 崎下雄稀, 色摩直樹, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 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] Fe(Se,S)薄膜における磁気秩序の歪依存性2021

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹, 色摩直樹, 小林友輝, 崎下雄稀, 前田京剛
    • 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] 第一原理計算によるネマティック相と非ネマティック相におけるFe(Se,Te)のバンド分散の評価2021

    • 著者名/発表者名
      黒川穂高, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 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] 高濃度S置換 Fe(Se,S)薄膜における磁気秩序の観測2021

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹,河合優茉,色摩直樹,崎下雄稀,Andreas Suter,Thomas Prokscha,パクサンウン,小宮世紀,一瀬中,足立匡,前田京剛
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fe(Se,S)薄膜における常圧下の磁気秩序2021

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹,河合優茉,色摩直樹,崎下雄稀,Andreas Suter,Thomas Prokscha,パクサンウン,小宮世紀,一瀬中,足立匡,前田京剛
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム第8回会合
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Complex conductivity of FeSe1-xTex (x = 0.1-0.5) film2020

    • 著者名/発表者名
      Hodaka Kurokawa, Sota Nakamura, Jiahui Zhao, Naoki Shikama, Yuki Sakishita, Yue Sun, Fuyuki Nabesima, Yoshinori Imai, Haruhisa Kitano, Atsutaka Maeda
    • 学会等名
      33rd International Symposium on Superconductivity (ISS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe(Se,Te)薄膜の複素電気伝導度の組成依存性2020

    • 著者名/発表者名
      黒川穂高, 中村奏太, 趙嘉輝, 色摩直樹, 崎下雄斗, 孫悦, 鍋島冬樹, 北野晴久, 前田京剛
    • 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] Fe(Se, Te)高温超伝導薄膜の高分解能ARPES2020

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔, 坪野竜治, 大和田健太, 鍋島冬樹, 色摩直樹, 石川智也, 崎下雄稀, 前田京剛, 高橋隆, 佐藤宇史
    • 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] 低ゲート電圧で電気化学的エッチングしたFeSe薄膜におけるTczeroの増大2020

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 片山裕美子, 上野和紀, 前田京剛
    • 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] 高濃度S置換Fe(Se, S)薄膜における磁気秩序2020

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹, 河合優茉, 色摩直樹, 崎下雄稀, A. Suter, パクサンウン, 小宮世紀, 一瀬中, 足立匡, 前田京剛
    • 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] 鉄系超伝導体FeSe0.5Te0.5における光誘起超伝導増強2020

    • 著者名/発表者名
      礒山和基, 吉川尚孝, 勝見恒太, Jeremy Wong, 色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛, 島野亮
    • 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] 中間層最表面にCaF2を用いたFeSe1-xTexコート線材の臨界電流特性2020

    • 著者名/発表者名
      滝澤 和輝、岡田 逹典、淡路 智、色摩 直樹、鍋島 冬樹、前田 京剛、一瀬 中、中岡 晃一、和泉 輝郎
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 電子ドープFeSe/LaAlO3薄膜における超伝導特性のゲート電圧依存性2020

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹、崎下雄稀、鍋島冬樹、片山裕美子、上野和紀、前田京剛
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fe(Se,Te)薄膜の磁場侵入長の組成依存性2020

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹、黒川穂高、中村奏太、色摩直樹、崎下雄稀、小林友輝、孫悦、北野晴久、前田京剛
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 電子ドープFeSe/LaAlO3薄膜における超伝導特性のゲート電圧依存性2020

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] コプレーナ線路共振器を用いたFe(Se,Te)薄膜の磁場侵入長測定2020

    • 著者名/発表者名
      中村奏太, 黒川穂高, 崎下雄稀, 色摩直樹, 鍋島冬樹, 孫悦, 北野晴久, 前田京剛
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] FeSe1-xSx薄膜におけるスピン相関の発達2020

    • 著者名/発表者名
      足立匡, 河合優茉, 色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, A. Suter, パクサンウン, 小宮世紀, 一瀬中, 前田京剛
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison between Te- and S-Substitution Effects on Superconductivity in FeSe Thin Films2019

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Nabeshima
    • 学会等名
      Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparison of Te and S substitution in FeSe thin films2019

    • 著者名/発表者名
      F. Nabeshima, T. Ishikawa, N. Shikama, S. Nakamura, H. Kurokawa and A. Maeda
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄カルコゲナイド超伝導薄膜の超伝導特性とその組成依存性2019

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム 第7回会合
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超伝導体共振器を用いたFeSe1-xTex薄膜の磁場侵入長組成依存性2019

    • 著者名/発表者名
      中村奏太, 黒川穂高, 中島直哉, 石川智也, 色摩直樹, 小川亮, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘電体共振器による鉄カルコゲナイド薄膜の複素伝導度評価2019

    • 著者名/発表者名
      黒川穂高, 中島直哉, 色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 同族元素置換したFeSeの電気二重層トランジスタ2019

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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