量子ビームによる高温超伝導体の電荷とスピンの異常励起の研究

• 研究課題/領域番号: 22604007
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 脇本 秀一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 主任研究員 (40399415)
• 連携研究者: 石井 賢司 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 副主任研究員 (40343933) ; 平賀 晴弘 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90323097)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2010年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 高温超伝導 / 中性子散乱 / 共鳴X線非弾性散乱 / 強相関電子系 / 銅酸化物高温超伝 / 共鳴非弾性X線散乱 / 磁気励起 / 電荷励起 / 銅酸化物高温超伝導

研究概要

銅酸化物で起こる高温超伝導はスピンや電荷の協奏的な現象であり、それらの励起状態の理解が不可欠である。中性子散乱と共鳴X線非弾性散乱という量子ビーム研究手法を駆使し、銅酸化物高温超伝導体における電荷とスピンの励起を観測した。X線測定では金属的な組成領域に普遍的な電荷励起の存在を明らかにし、中性子散乱では金属的組成で見られる磁気相関に遍歴的な電子の寄与があることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Resonant inelast c X-ray scattering study of intra-band charge excitations in hole-doped high-Tc cupra (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto, K. Ishii
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 号: 10 ページ: 104511-104511
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.104511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ni-Substituution Effec cts on the S Spin Dynamics and Supercon nductivity i in La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuurra, M. Fujita, K. Yamada
  • 雑誌名: Phys Rev. B. 巻: 86 号: 13 ページ: 134529-134529
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.134529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bulk Fermi surface and momentum density in heavily doped La_<2-x>Sr_xCuO_4 using high-resolution Compton scattering and positron annihilation spectroscopies (2012)
  • 著者名/発表者名: W.Al-Sawai, B.Barbiellini, Y.Sakurai, M.Itou, P.E.Mijnarends, R.S.Markiewicz, S.Kaprzyk, S.Wakimoto, M.Fujita, S.Basak, H.Lin, Yung Jui Wang, S.W.H.Eijt, H.Schut, K.Yamada, A.Bansil
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 85 号: 11 ページ: 115109-115109
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.115109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zn-induced spin dynamics in overdoped La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zn_yO_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. D. Wilson, Z. Yamani, C. Dhital, B. Freelon, P. G. Freeman, J. A. Fernandez-Baca, K. Yamada, S. Wakimoto, W. J. L. Buyers, and R. J. Birgeneau
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 号: 1 ページ: 14507-14507
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.014507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progress in Neutron Scattering Studies of Spin Excitations in High-Tc Cuprtates (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita, H. Hiraka, M. Matsuda, M. Matsuura, J. M. Tranquada, S. Wakimoto, Guangyong Xu, K. Yamada
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 号: 1 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.011007
  • 査読あり
• [雑誌論文] S+- like spin resonance in the iron-based nodal superconductor BaFe_2 (As_<0.65>P_<0.35>)_2 observed using inelastic neutron scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikado, Y. Nagai, K. Kodama, R. Kajimoto, M. Nakamura, Y, Inamura, S. Wakimoto, H. Nakamura, M. Machida, K. Suzuki, H. Usui, K. Kuroki, A. Iyo, H. Eisaki, M. Arai, S . Shamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 号: 14 ページ: 144517-144517
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.144517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of doped holes in a cuprate superconductor with high-resolution compton scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakurai, M. Itou, B. Barbiellini, P. E. Mijnarends, R. S. Markiewicz, S. Kaprzyk, J. M. Gillet, S. Wakimoto, M. Fujita, S. Basak, Yung Jui Wang, W. Al-Sawai, H. Lin, A. Bansil, and K. Yamada
  • 雑誌名: Science 巻: 332 号: 6030 ページ: 698-698
  • DOI: 10.1126/science.1199391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inelastic neutron scattering study of the resonance mode in the optimally doped pnictide superconductor LaFeAsO_<0.92>F_<0.08> (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Shamoto, M. Ishikado, A. D. Christianson, M. D. Lumsden, S. Wakimoto, K. Kodama, A. Iyo, and M. Arai
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 号: 17 ページ: 172508-172508
  • DOI: 10.1103/physrevb.82.172508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field effect on Fe-induced short-range magnetic correlation and electrical conductivity in Bi1.75Pb0.35Sr1.90Cu0.91Fe0.09O6+y (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto, 他10名
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: 82 号: 6 ページ: 64507-64507
  • DOI: 10.1103/physrevb.82.064507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation of superconductivity and spin fluctuations by electron over-doping in LaFeAsO_<1-x>F_x (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto, K. Kodama, M. Ishikado, M. Matsuda, R. Kajimoto, M. Arai, K. Kakurai, F. Esaka, A. Iyo, H. Kito, H. Eisaki, and S. Shamoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 79 号: 7 ページ: 74715-74715
  • DOI: 10.1143/jpsj.79.074715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate spin correlations induced by magnetic Fe ions substituted into overdoped Bi_<1.75>Pb_<0.35>Sr_<1.90>CuO_<6+z> (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hiraka, Y. Hayashi, S. Wakimoto, M. Takeda, K. Kakurai, T. Adachi, Y. Koike, I. Yamada, M. Miyazaki, M. Hiraishi, S. Takeshita, A. Kohda, R. Kadono, J. M. Tranquada, and K. Yamada
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 81 号: 14 ページ: 144501-144501
  • DOI: 10.1103/physrevb.81.144501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic field effect on Fe-induced short-range magnetic correlation and electrical conductivity in Bi_<1.75>Pb_<0.35>Sr_<1.90>Cu_<0.91>Fe_<0.09>O_<6+y> (2010)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incommensurate spin correlations induced by magnetic Fe ions substituted into overdoped Bi_<1.75>Pb_<0.35>Sr_<1.90>CuO_<6+z> (2010)
  • 著者名/発表者名: 平賀晴弘
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation of superconductivity and spin fluctuation by electron over-doping in LaFeAsO_<1-x>F_x (2010)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 雑誌名: Journal of Physical Society Japan 巻: 79
  • 査読あり
• [学会発表] Cu-K 吸収端共鳴X線非弾性散乱によるLa_<2-x>(Sr,Ba)_xCuO_4 の電荷励起の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 学会等名: 日本物理学会2012 年秋季大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Neutron scattering study of spin fluctuation in overdoped superconductor La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto
  • 学会等名: International Conference on Phase Separation and Superstripes (Superstripes 2012)
  • 発表場所: エーリチェ,イタリア
• [学会発表] Neutron scattering study of spin fluctuation in overdoped superconductor La2-xSrxCuO4 (2012)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 学会等名: International Conference "Phase Separation and superstripes in high temperature superconductors and related materials" (Superstripes 2012)
  • 発表場所: Ettore Majorana Foundation and Center for Scientific Culture, Erice, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] Cu-K吸収端共鳴X線非弾性散乱によるLa2-x(Sr,Ba)xCuO4の電荷励起の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス（神奈川県）
• [学会発表] Fe-induced short-range magnetic correlation in Bi_<1.75>Pb_<0.35>Sr_<1.90>Cu_<0.91>Fe_<0.09>O_<6+y> (2011)
  • 著者名/発表者名: 脇本秀一
  • 学会等名: 1 st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering (AOCNS)
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Fe-induced short range magnetic correlation in Bi_<1.75>Pb_<0.35>Sr_<1.90>Cu_<0.91>Fe_<0.09>O_<6+y> (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Wakimoto
  • 学会等名: ASIA-OCEANIA Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: 筑波