高分解能角度分解光電子分光による銅酸化物超伝導体のバルク電子構造の研究

• 研究課題/領域番号: 21340088
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 宇史 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10361065)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2010年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2009年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
• キーワード: 光電子分光 / 超伝導 / 銅酸化物 / 高温超伝導体

研究概要

銅酸化物高温超伝導体のフェルミ準位近傍におけるバルクの微細電子構造を明らかにするために、低エネルギー超高分解能光電子分光装置の建設・改良を行い、銅酸化物およびその関連物質の電子状態を、高分解能角度分解光電子分光によって精密に決定した。その結果、Bi系高温超伝導体における擬ギャップの波数・温度依存性を精密観測することに成功し、二種類の異なる擬ギャップが存在していることを明らかにした。また、関連物質であるコバルト酸化物、鉄系超伝導体などの低エネルギー励起状態を直接決定することで、銅酸化物高温超伝導体との特徴的な類似点や相違点を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Angle-resolved photoemission observation of isotropic superconducting gaps in isovalent Ru-substituted Ba(Fe0.75Ru0.25)2As2 (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Xu et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 号: 9 ページ: 94513-94513
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.094513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ca-intercalated bilayer graphene: thinnest limit of superconducting C_6Ca (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kanetani, K. Sugawara, T. Sato, R.Shimizu, K. Iwaya, T. Hitosugi, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci., USA 巻: vol.109 号: 48 ページ: 19610-19613
  • DOI: 10.1073/pnas.1208889109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-Based Boride Superconductor LaCo_2B_2: Similar to or Different from Fe-Based Pnitctide Superconductor? (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, E. Ieki, Y. Tanaka, T. Sato, T.Takahashi, T. Kuroda, H. Mizoguchi, S. W. Kim, and H. Hosono
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 86 号: 1 ページ: 14503-14503
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.014503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Space Coexistence of Melted Mott phase and Superconductivity in Fe-Substituted 1T-TaS_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Ran, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 号: 17 ページ: 176403-176403
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.176403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional anisotropic s-wave superconducting gap of LiFeAs iron-pnictide superconductor (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Umezawa, Y. Li, H. Miao, K. Nakayama, Z.-H. Liu, P. Richard, T. Sato, J. B. He, D.-M. Wang, G. F. Chen, H. Ding, T. Takahashi, and S.-C. Wang
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: vol. 108 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.037002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of momentum space semi-localization in Si-doped β-Ga2O3 (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Richard et al.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 号: 23 ページ: 232105-232105
  • DOI: 10.1063/1.4769109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Pseudogaps with Different Energy Scales at the Antinode of the High-Temperature Bi2Sr2CuO6Superconductor Using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, T. Sato, Y.-M. Xu, Z.-H.Pan, P. Richard, H. Ding, H.-H. Wen, K. Kudo, T. Sasaki, N. Kobayashi, and T. Takahashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: vol. 83 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.83.224509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi surface dichotomy of superconducting gap and pseudogap in underdoped pnictides (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.-M. Xu, P. Richard, K. Nakayama, T.Kawahara, Y. Sekiba, T. Qian, M. Neupane, S. Souma, T. Sato, T. Takahashi, H. Luo, H.-H. Wen, G.-F. Chen, N.-L. Wang, Z. Wang, Z. Fang, X. Dai, and H. Ding
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: vol. 2, 392 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms1394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-nested Fe orbitals versus Mott-insulating V orbitals in superconducting Sr_2VO_3FeAs as seen from angle-resolved photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Qian, et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Pseudogaps with different energy scales at the antinode of the high-temperature Bi_2Sr_2CuO_6 superconductor using angle-resolved photoemission spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoemission study of electronic structure evolution across the metal-insulator transition of heavily B-doped diamond (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Okazaki, et al
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids 巻: 72 号: 5 ページ: 582-584
  • DOI: 10.1016/j.jpcs.2010.10.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe-based superconductors : an angle-resolved photoemission spectroscopy perspective (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Richard, et al
  • 雑誌名: Rep.Prog.Phys. 巻: 74 号: 12 ページ: 124512-124512
  • DOI: 10.1088/0034-4885/74/12/124512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Universality of superconducting gaps in overdoped Ba_<0.3>K_<0.7>Fe_2As_2 observed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, et al
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids 巻: 83
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional electronic structure in highly-doped Na_xCoO_2 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Arakane, et al
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Solids 巻: 72 ページ: 552-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Angle-resolved photoemission study of doping evolution of three-dimensional Fermi surface in Na_xCoO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Arakane, et al
  • 雑誌名: New J.Phys. 巻: 13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron-hole asymmetry in the superconductivity of doped BaFe_2As_2 seen via rigid chemical-potential shift in photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Neupane, et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 83 ページ: 94522-94522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of optimally doped pnictide Ba_<0.6>K_<0.4>Fe_2As_2 : a comprehensive angle-resolved photoemission spectroscopy investigation (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ding, et al
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudogap of charge-density-wave compound SmNiC_2 studied by high-resolution photoemission spectro- scopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, S. Souma, K. Nakayama, T.Takahashi, S. Shimomura, and H. Onodera
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: vol. 79 号: 4 ページ: 044707-044707
  • DOI: 10.1143/jpsj.79.044707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct evidence for cage conduction bandin superconducting cement 12CaO・7Al_2O_3by low-energy high-resolutionphotoemission spectro- scopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Souma, T. Arakane, T. Sato, T. Takahashi, S. W. Kim, S. Matsuishi, and H. Hosono
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: vol. 79 号: 10 ページ: 103704-103704
  • DOI: 10.1143/jpsj.79.103704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for the transition of Fermi surface topology in highly-doped Na_xCoO_2", Phys (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Arakane, T. Sato, T. Takahashi, T. Fujii, and A. Asamitsu
  • 雑誌名: Rev. B 巻: vol.81 号: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.81.115132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xenon-plasma-light ultrahigh-resolution ARPES study of low-energy single-particle excitation gap in (Bi,Pb)_2Sr_2CuO_6 (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, et al
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudogap of charge-density-wave compound SmNiC_2 studied by high-resolution photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, et al
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct evidence for cage conduction band in superconducting cement 12CaO・7Al_2O_3 by low-energy high-resolution photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Souma, et al
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for the transition of Fermi surface topology in highly-doped Na_<0.5>CoO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Arakane, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudogap of charge-density-wave compound SmNiC2 studied by high-resolution photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sato, et al.
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 81
  • NAID: 40017072120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xenon-plasma-light ultrahigh-resolution ARPES study of low-energy single-particle excitation gap in (Bi, Pb)_2Sr_2CuO_6 (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, et al.
  • 雑誌名: Physica C (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of Fermi surface and anisotropic excitation gap of Na_<0.5>CoO_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Arakane, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-insulator transition of Na_xWO_3 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Raj, et al.
  • 雑誌名: Mod.Phys.Lett. 23 ページ: 2819-2846
  • 査読あり
• [学会発表] 2層グラフェン層間化合物C_6AC_6(A=Li,Ca)の電子構造:ARPESおよびSTM (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原克明
  • 学会等名: 日本物理学会第67回秋季大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] FeTe1-xSex超伝導体の高分解能ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: 家城英
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回春季大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Co置換LiFeAs超伝導体の高分解能ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮田康成
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回春季大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 2層グラフェン層間化合物C6AC6(A = Li, Ca)の電子構造：ARPESおよびSTM (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原克明
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回春季大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] アルカリドープ2層グラフェン層間化合物の高分解能ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: James Kleeman
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回春季大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 新型コバルト系超伝導体LaCo2B2の高分解能ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: 家城英
  • 学会等名: 日本物理学会第67回秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Bi系層状Co酸化物Bi2-xPbxSr2Co2Oy(x=0.4)の角度分解光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒金俊行
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Bi系層状Co酸化物Bi_<2-x>Pb_xSr_2Co_2O_y(x=0.4)の角度分解光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒金俊行
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Cu_xBi_2Se_3の高分解能ARPES:Cu濃度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中祐輔
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 新型コバルト系超伝導体LaCo2B2の高分解能ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: 家城英
  • 学会等名: 日本物理学会第６7回秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] High-resolution ARPES study of C8AC8 (A=K, Rb) (2012)
  • 著者名/発表者名: James Kleeman
  • 学会等名: 日本物理学会第６7回秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] オーバードープBa1-xKxFe2As2の超伝導ギャップ：高分解能ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山耕輔
  • 学会等名: 日本物理学会第６7回秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] FeTe1-xSexの電子状態の組成依存性:高分解能ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: 家城英
  • 学会等名: 日本物理学会第６7回秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] ARPESから見た擬ギャッ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山耕輔
  • 学会等名: (シンポジウム講演)日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] ARPESから見た擬ギャップ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山耕輔
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] 鉄系超伝導におけるディラック電子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宇史
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] Na_xCoO_2における水和効果と超伝導:角度分解光電子分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒金俊行
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] LaFe_2P_2の高分解能ARPES (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山耕輔
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] Superconducting gap and pseudogap in Fe-based superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: ICC-IMR2011
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Direct observation of superconducting gap in Fe-based super- conductors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama
  • 学会等名: International Workshop on Strong Correlations and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
  • 発表場所: Berkeley, USA.
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Direct observation of superconducting gap in Fe-based superconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: International Workshop on Strong Correlations and Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
  • 発表場所: Berkeley, USA
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] 角度分解光電子分光でみた擬ギャップ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山耕輔
  • 学会等名: 日本物理学会(2011年春季大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 鉄系超伝導におけるディラック電子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宇史
  • 学会等名: 日本物理学会(2011年春季大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Na_xCoO_2における水和効果と超伝導:角度分解光電子分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒金俊行
  • 学会等名: 日本物理学会(2011年春季大会)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 高分解能ARPESによるNa_xCoO_2の3次元電子構造のドープ量依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 荒金俊行
  • 学会等名: 日本物理学会(2010秋季大会)
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Pairing Origin of a Small Pseudogap in Bi_2Sr_2CuO_6 Studied by Ultrahigh-Resolution Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama
  • 学会等名: 9th international conference on Materials and mechanisms of superconductivity and high temperature superconductor
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Pairing Origin of a Small Pseudogap in Bi_2Sr_2CuO_6 Studied by Ultrahigh-Resolution Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: 9^<th> international conference on Materials and mechanisms of superconductivity and high temperature superconductor
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Ultrahigh-resolution spin-resolved ARPES of novel low-dimensional systems (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Souma
  • 学会等名: Electronic, transport, and optical properties of low-dimensional systems (WS10-ETOLDs)
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 年月日: 2010-06-02
• [学会発表] Evidence for the precursor pairing above T_c in Bi_2Sr_2CuO_6 revealed by ultrahigh-resolution ARPES (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2010)
  • 発表場所: 上海,中国
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] Bi2201におけるバルクの擬ギャップ:高分解能ARPES (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宇史
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 高分解能光電子分光でみる強相関微細電子構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相馬清吾
  • 学会等名: 日本物理学会(第65回年次大会)
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Bi2201におけるバルクの擬ギャップ:高分解能ARPES (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宇史
  • 学会等名: 日本物理学会(第65回年次大会)
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Transition of Fermi surface topology in highly-doped Na_xCoO_2 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Arakane
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 高分解能ARPESで見た鉄系高温超伝導体の電子構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤宇史
  • 学会等名: 日本物理学会(2009年秋季大会)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [備考]
  • URL: http://arpes.phys.tohoku.ac.jp