| 研究領域 | 超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア |
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| 研究課題/領域番号 |
23108004
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
門野 良典 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (10194870)
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| 研究分担者 |
幸田 章宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究機関講師 (10415044)
井上 克也 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40265731)
西田 信彦 公益財団法人豊田理化学研究所, その他部局等, 研究員 (50126140)
小嶋 健児 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60302759)
小池 洋二 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70134038)
橋詰 富博 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70198662)
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| 研究期間 (年度) |
2011-07-25 – 2016-03-31
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| キーワード | 表面・界面 / ミュオンスピン回転 / 遷移金属化合物 / ヘテロ構造 |
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| 研究概要 |
平成24年度は、A01班と協力して超低速ミュオン顕微鏡に組み込み可能なμSR測定器の設計、データ解析手法の開発を行なった。また、(a)「薄膜で現れる銅酸化物の新しい超伝導相の解明」のテーマでは、PSIの低エネルギーμビームで電子ドープ系銅酸化物の非ドープ超伝導の研究を行った。さらに、同テーマで銅酸化物および鉄系超伝導体における不均一な電子状態の解明を目指して、通常のμSRにより電子状態の不均一性を調べる予備実験を行なった。(b)「金属酸化物界面における擬二次元電子状態の新奇物性」のテーマでは、新たに表面評価装置を導入するとともに、金属酸化物薄膜を作り、表面に数層の薄膜を成長した異種間界面の原子構造をSTM/STSにより調べた。(c)「分子カイラル磁性体におけるメゾスコピックな新規新奇秩序の解明」のテーマでは、らせん周期の大きなサンプルおよびシングルドメイン構造の安定化の観点から、軌道スピン相互作用の大きな磁性イオンを含むカイラル磁性体、および室温でカイラル磁気構造を持つ可能性がある硫化モリブデン酸コバルト等を含むカイラル磁性体の設計、合成を進めた。(d)「異方的超伝導の境界効果／トポロジカル絶縁体表面金属状態の新奇物性」、および(e)「超伝導薄膜における量子渦糸の動的秩序の解明」のテーマでは、ピエゾ試料回転台等を導入し、Bi2Sr2CaCu2Ox等、超低速μSR実験試料の表面その場観察に最適な小さなSTM素子を開発するとともにに、STMにより超伝導薄膜量子渦糸の動的挙動を観測する時間分解能の改善に向けた研究を行った。
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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
μSR測定器の一部として超高真空ロードロック機構を１０月までに設計・製作する予定であったが、PSIでの予備実験の結果を受けて当初の設計を見直すことになったことから、ロードロック機構の完成が若干遅れており、やむをえず当該分予算を翌年度に繰り越すこととした。そのため、実験装置全体の製作にも若干の遅れが見込まれている。それ以外の研究についてはおおむね順調に進行しており、(a)「薄膜で現れる銅酸化物の新しい超伝導相の解明」のテーマでは、電子ドープ系銅酸化物の非ドープ超伝導の研究で重要な実験結果が得られている。さらに、通常のバルクμSRでも銅酸化物および鉄系超伝導体における電子状態の不均一性に関する予備的な知見が得られている。(b)「金属酸化物界面における擬二次元電子状態の新奇物性」のテーマでは、LaAlO3/SrTiO3等の界面を含む3金属酸化物薄膜において表面に数層の薄膜を成長した異種間界面の原子構造が明らかにされた。(c)「分子カイラル磁性体におけるメゾスコピックな新規新奇秩序の解明」のテーマでは、最近育成に成功したカイラル磁性体CrNb3S6(Cr1/3NbS2)の単結晶について、ローレンツ電子顕微鏡を用いた実空間および電子線回折実験を行うことにより、磁場ゼロでのカイラルらせん磁気構造およびらせん軸に垂直方向への磁場印加によるカイラルスピンソリトン格子発生の観測に成功した。(d)「異方的超伝導の境界効果／トポロジカル絶縁体表面金属状態の新奇物性」、および(e)「超伝導薄膜における量子渦糸の動的秩序の解明」のテーマでは、Bi2Sr2CaCu2Oxにおいて2-3nm長さスケールで20-60meVの異なる超伝導エネルギーギャップΔを持つ超伝導体が凝集し、さらにエネルギーΔの短距離秩序と実空間で共存しているとの描像をSTM/STSにより得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
(a)「薄膜で現れる銅酸化物の新しい超伝導相の解明」のテーマでは、電子ドープ系銅酸化物の非ドープ超伝導の研究で、PSIより約10倍の高い深さ分解能を持つ超低速ミュオンビームを用いて界面近傍の磁性を詳しく観察することにより、表面近傍に現れる磁性の解明をめざす。さらに、これまでの研究の継続としてBi2201相とKxFeSe1-xTexの単結晶試料をさらにいくつかの組成で育成し、バルクμSR実験による磁性と超伝導の関連を明らかにしていく。また、多層CuO2面をもつBi2223相、および、T’相214系において過剰酸素を除去して超伝導を発現させた試料においてμSR実験を行い、磁性と超伝導の関連を明らかにしていく。(b)「金属酸化物界面における擬二次元電子状態の新奇物性」のテーマでは、LaAlO3／SrTiO3で示唆されている界面に付随した磁性の微視的な起源を明らかにするために、超低速ミュオンビームによる深さ分解μSR測定を行う。(c)「分子カイラル磁性体におけるメゾスコピックな新規新奇秩序の解明」のテーマでは、カイラル磁性体CrNb3S6(Cr1/3NbS2)の単結晶について、磁場ゼロでのカイラルらせん磁気構造およびらせん軸に垂直方向への磁場印加によるカイラルスピンソリトン格子発生の観測に成功したので、ミュオンを用いた実際の局所磁場の観測を進める。(d)「異方的超伝導の境界効果／トポロジカル絶縁体表面金属状態の新奇物性」、および(e)「超伝導薄膜における量子渦糸の動的秩序の解明」のテーマでは、STS法により、超伝導渦糸状態等の秩序状態の電流駆動によるダイナミクスを測定できる装置を開発する。STS測定は表面状態の測定であるので、表面から100nm深さまで超低速ミュオンにより電子状態を測定し、これがバルクの性質かどうかを調べる。
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