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層状ビスマスカルコゲナイドにおけるネマティック超伝導に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20J21627
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
研究機関東京都立大学

研究代表者

星 和久  東京都立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード超伝導 / 局所的な空間反転対称性の破れ / 弱反局在 / 弱局在 / ビスマスカルコゲナイド系層状超伝導体 / 常磁性対破壊効果 / 軌道対破壊効果 / ネマティック超伝導
研究開始時の研究の概要

本研究は、ビスマスカルコゲナイド系超伝導体におけるネマティック超伝導の可能性を検証する研究である。ネマティック超伝導は、超伝導ギャップが結晶構造の回転対称性を破る状態を表す。このようなネマティック超伝導はトポロジカル超伝導体候補AxBi2Se3(A = Cu, Nb Sr)などで観測されており、超伝導ギャップが等方的に開くs波超伝導では説明することができないと予想され、p波超伝導やd波超伝導などの異方的超伝導対称性が実現している可能性が考えられる。したがってab面内における磁気抵抗の面内異方性を明らかにすることで、超伝導発現機構に有力な情報を与えることができると考えている。

研究実績の概要

最終年度の研究では、対象物質であるビスマスカルコゲナイド系層状超伝導体において観測されていた低温における電気抵抗の上昇に着目し、ノーマル状態の磁気抵抗の測定を中心に行った。先行研究において、このような低温における電気抵抗の上昇は弱局在であることが提案されていた。実際に弱局在であれば負の磁気抵抗が観測されるはずだが、先行研究において磁気抵抗測定の報告はされていなかった。対象物質の組成は、LaO1-xFxBiS2-ySeyであり、本試料ではフッ素置換によりキャリアードープ量をコントロールすることができ、またセレン置換によって超伝導特性を変化させることができる。実験結果として、全試料において負の磁気抵抗は観測されなかった。しかし、セレン置換量が多い試料において、低磁場領域でカスプ的な正の磁気抵抗となる弱反局在のような振る舞いが観測された。このカスプ的な磁気抵抗は、セレン置換量の減少に伴って抑制されブロードになった。また、フッ素置換量が少なくセレン置換していないLaO0.8F0.2BiS2では、低磁場の磁気抵抗が磁場に対してほとんど依存せず、弱局在と弱反局在のクロスオーバーであるような振る舞いとなった。さらに、フッ素置換とセレン置換による電気抵抗とホール係数の温度依存性の変化と磁気抵抗の変化が相関していることも見出した。本件研究成果は、日本物理学会の英文の学術雑誌であるJournal of the Physical Society of Japanに掲載された。弱反局在は、スピン軌道結合が強い物質において観測されているが、一方で結晶構造の空間反転対称性が欠如している物質においても観測されている。対象物質では、結晶構造の空間反転対称性は破れていないが、ビスマスやカルコゲンのサイトに着目すると局所的に空間反転対称性が欠如しているため、この性質が弱反局在と関係していることも考え得る。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlling of Localization by Elemental-substitution Effect in Layered BiCh2-based Compounds LaO1-xFx>BiS2-ySey2023

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Arima Hiroto、Kataoka Noriyuki、Ochi Masayuki、Yamashita Aichi、de Visser Anne、Yokoya Takayoshi、Kuroki Kazuhiko、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 92 号: 5 ページ: 1-9

    • DOI

      10.7566/jpsj.92.054704

    • 関連する報告書
      2022 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] The upper critical field in the BiCh2-based superconductors CeOBiS1.7Se0.3 and PrO0.5F0.5BiS2-xSex (x = 0, 0.3)2022

    • 著者名/発表者名
      Kiyama Ryosuke、Hoshi Kazuhisa、Goto Yosuke、Nagao Masanori、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 6 号: 5 ページ: 055009-055009

    • DOI

      10.1088/2399-6528/ac6d44

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lattice Anharmonicity in BiS2-Based Layered Superconductor RE(O,F)BiS2 (RE = La, Ce, Pr, Nd)2022

    • 著者名/発表者名
      Abbas Fysol Ibna、Hoshi Kazuhisa、Yamashita Aichi、Nakahira Yuki、Goto Yosuke、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Terashima Kensei、Matsumoto Ryo、Takano Yoshihiko、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 号: 7 ページ: 074706-074706

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.074706

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extremely high upper critical field in BiCh2-based (Ch: S and Se) layered superconductor LaO0.5F0.5BiS2-xSex (x=0.22 and 0.69)2022

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Kurihara Ryosuke、Goto Yosuke、Tokunaga Masashi、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 288-288

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04393-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of the As/P-Based Zintl Compounds EuIn2As2?xPx (x = 0?2) and SrSn2As22021

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Keisuke、Goto Yosuke、Hoshi Kazuhisa、Kiyama Ryosuke、Nakamura Naoto、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Usui Hidetomo、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 未発行 号: 5 ページ: 5155-5164

    • DOI

      10.1021/acsaem.1c00687

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental overview on pairing mechanisms of BiCh2-based (Ch: S, Se) layered superconductors2021

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 33 号: 47 ページ: 473001-473001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/ac1f4d

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Superconductivity in In-doped AgSnBiTe3 with possible band inversion2021

    • 著者名/発表者名
      Mitobe Tsubasa、Hoshi Kazuhisa、Kasem Md. Riad、Kiyama Ryosuke、Usui Hidetomo、Yamashita Aichi、Higashinaka Ryuji、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Katase Takayoshi、Goto Yosuke、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22885-22885

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02341-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Investigation of in-plane anisotropy of c-axis magnetoresistance for BiCh2-based layered superconductor NdO0.7F0.3BiS22021

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Sudo Kenta、Goto Yosuke、Kimata Motoi、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 2 ページ: 020907-020907

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abdc33

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Superconducting Properties and Possible Nematic Superconductivity in Self‐Doped BiCh2 ‐Based Superconductor CeOBiS1.7Se0.32021

    • 著者名/発表者名
      Kiyama Ryosuke、Hoshi Kazuhisa、Goto Yosuke、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      physica status solidi (RRL) ? Rapid Research Letters

      巻: 15 号: 4 ページ: 2000546-2000546

    • DOI

      10.1002/pssr.202000546

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible pairing mechanism switching driven by structural symmetry breaking in BiS2-based layered superconductors2021

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Aichi、Usui Hidetomo、Hoshi Kazuhisa、Goto Yosuke、Kuroki Kazuhiko、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 230-230

    • DOI

      10.1038/s41598-020-80544-2

    • 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] Structural Phase Diagram of LaO1-xFxBiSSe: Suppression of the Structural Phase Transition by Partial F Substitutions2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Sakuragi Shunsuke、Yajima Takeshi、Goto Yosuke、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Condensed Matter

      巻: 5 号: 4 ページ: 81-81

    • DOI

      10.3390/condmat5040081

    • 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] Two-fold symmetry of in-plane magnetoresistance anisotropy in the superconducting states of BiCh2-based LaO0.9F0.1BiSSe single crystal2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Kazuhisa、Kimata Motoi、Goto Yosuke、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Nagao Masanori、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 号: 9 ページ: 095028-095028

    • DOI

      10.1088/2399-6528/abbb58

    • 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] Bulk Superconductivity Induced by Se Substitution in Self-Doped BiCh2-Based Compound CeOBiS2-xSex2020

    • 著者名/発表者名
      Kiyama Ryosuke、Goto Yosuke、Hoshi Kazuhisa、Jha Rajveer、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 6 ページ: 064702-064702

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.064702

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Extremely High Upper Critical Field for the BiCh2-Based Superconductor2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshi, R. Kurihara, Y. Goto, M. Tokunaga, and Y. Mizuguchi
    • 学会等名
      13th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity & High Temperature Superconductors (M2S 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extremely High Upper Critical Field for the BiCh2-Based Superconductor2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshi, R. Kurihara, Y. Goto, M. Tokunaga, and Y. Mizuguchi
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Kazuhisa Hoshi 星 和久 東京都立大学物理学専攻

    • URL

      https://hoshikazuhisatmu.wixsite.com/website/publication

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Kazuhisa Hoshi (星 和久)

    • URL

      https://hoshikazuhisatmu.wixsite.com/website

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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