| 研究課題/領域番号 |
22K14601
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
半沢 幸太 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30849526)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 鉄系超伝導体 / エピタキシャル成長 / トポタクッティック反応 / 強磁場 / 水素 / エピタキシャル薄膜 / 電子構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄系超伝導体LnFeAsO（Ln = 希土類金属）は、水素をドーパントとすることで特異な超伝導相図を示す。その発現機構を明らかにすべく、単結晶合成が世界中で試みられたが、得られた結晶サイズは極めて小さく、水素濃度も不十分であったため、未だに超伝導発現メカニズムに迫る研究には至っていない。申請者はエピタキシャル薄膜に着目し、トポタクティック反応を利用した水素ドーピング手法を用いることで高濃度水素ドープSmFeAsOの作製に成功した。そこで本研究では、水素ドープLnFeAsO（Ln = Sm, La）の角度分解光電子分光を測定することで、超伝導発現メカニズムの解明に挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
鉄系超伝導体で最高の超伝導臨界温度（Tc）を発現するLnFeAsO（Ln = 希土類金属）は、水素をドーパントとすることで特異な超伝導相図を示す。その特異な超伝導発現機構を明らかにすべく、単結晶合成が世界中で試みられ、近年はじめて合成に成功した。しかし、その結晶サイズは極めて小さく、水素濃度も不十分であったため、未だに角度分解光電子分光などの超伝導発現メカニズムに迫る研究には至っていない。そこで、大型単結晶と同等と見なせるエピタキシャル薄膜に着目し、トポタクティック反応を利用した水素ドーピング手法を新たに開発することで高濃度水素ドープLnFeAsO（Ln = Sm）の作製に世界で初めて成功した。本研究課題では、その水素ドープSmFeAsOの強磁場下における電子輸送特性を測定することで、超伝導応用に向けた最も重要な超伝導特性の1つである上部臨界磁場の実験的な決定と超伝導発現メカニズムの解明を試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
130Tの強磁場を発生させる一巻きコイル法を用いて、水素置換SmFeAsOエピタキシャル薄膜の上部臨界磁場を評価した。その結果、SmFeAsOが鉄系超伝導体において実測値としては最大の120Tの上部臨界磁場を有することを明らかにした。さらに得られた上部臨界磁場の温度依存性を評価することでこの物質の超伝導対破壊の起源に迫る知見を得ることが出来た。さらにその磁気異方性がフッ素を置換したSmFeAsOに比べて半減するという特異な特性も見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
鉄系超伝導体の超伝導発現機構の起源に迫るため、水素置換SmFeAsOエピタキシャル薄膜の電子構造評価を行う。現在用いている水素置換手法ではエピタキシャル薄膜表面が水素源である水素化カルシウム粉末に直接触れてしまうという欠陥がある。これは薄膜表面の汚染を導くことから、表面情報が観測する光電子分光測定などの妨げになっていた。そこで水素源が直接薄膜表面に接触しない高効率な水素置換手法の開拓を行う。
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