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2015 年度 実績報告書

バルク鉄カルコゲナイド超伝導体における臨界温度と臨界電流密度の増強

研究課題

研究課題/領域番号 14F04025
研究機関東京大学

研究代表者

為ケ井 強  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30183073)

研究分担者 SUN YUE  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
キーワード鉄カルコゲナイド / 臨界電流 / 臨界温度 / 粒子線照射 / マルチバンド
研究実績の概要

鉄カルコゲナイド超伝導体Fe(Te1-xSex)およびFeSeの良質単結晶を作製し、臨界電流(Jc)特性を含む基礎物性の評価を行った。特にFe(Te1-xSex)においては広い組成域にわたり、様々な雰囲気下でアニールすることによる超伝導特性の悪化をもたらす過剰鉄の除去法を確立した。その結果、最大の臨界温度は14.5 K程度と従来の報告を再現したのみであったが、0.5>x>0.05の広い領域にわたりバルクの超伝導が発現することを見出した。加えて、高温での反強磁性転移を含む新しい相図を提案した。また、全ての試料において2 Kで実用の基準を超える2x10^5 A/cm2以上のJcを実現した。さらに、ホール係数が多バンドの存在を反映した大きな温度依存性を示すと共に、組成と共に系統的に変化することも見出した。一方、FeSeにおいては、気相成長法による良質の単結晶成長に成功し、Seの一部をSに置換した単結晶も作製した。FeSe単結晶においては、低温における抵抗率が20 μΩcm以下の良質のものを作製した。これらの試料においてJcの温度依存性・磁場依存性を詳細に測定し、不可逆磁化の時間依存性の測定から磁束量子のダイナミクスに関する初めての包括的な評価を行った。その結果、FeSeはFe(Te1-xSex)と比較し、磁束のピン止めの非常に弱いバルク超伝導体であることを確認した。さらに、プロトンを照射することによりJcが2倍以上増大することを初めて明らかにした。プロトン照射により生成された欠陥は準粒子の散乱体として働くが、低照射量では臨界温度が急速に抑制されるものの、ある程度以上ではその変化がほとんどなくなることを見出した。また、87 K程度で起こる構造転移温度以下では、移動度の非常に大きなキャリアが生成され、その一部がディラック電子的な分散関係を持つとの結果も得た。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Electron carriers with possible Dirac-cone-like dispersion in FeSe1-xSx (x = 0 and 0.14) single crystals triggered by structural transition2016

    • 著者名/発表者名
      Yue Sun, Sunseng Pyon, and Tsuyoshi Tamegai
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 ページ: 104502_1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.104502

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of critical current density in Ca0.85La0.15Fe(As0.92Sb0.08)2 superconductor with Tc = 47 K through 3 MeV proton irradiation2016

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Park, Akinori Mine, Tatsuhiro Yamada, Fumiaki Ohtake, Hiroki Akiyama, Yue Sun, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, Yutaka Kitahama, Tasuku Mizukami, Kazutaka Kudo, Minoru Nohara, and Hisashi Kitamura
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 29 ページ: 055006_1-6

    • DOI

      10.1088/0953-2048/29/5/055006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolution of superconducting and transport properties in annealed FeTe1-xSex (0.1 ≤ x ≤ 0.4) multiband superconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Yue Sun, Toshihiro Taen, Tatsuhiro Yamada, Yuji Tsuchiya, Sunseng Pyon, and Tsuyoshi Tamegai
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 28 ページ: 044002_1-7

    • DOI

      10.1088/0953-2048/28/4/044002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anisotropy of iron-platinum-arsenide Ca10(PtnAs8)(Fe2-xPtxAs2)52015

    • 著者名/発表者名
      F. F. Yuan, Y. Sun, W. Zhou, X. Zhou, Q. P. Ding, K. Iida, R. Huhne, L. Schultz, T. Tamegai, and Z. X. Shi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 ページ: 012602_1-4

    • DOI

      10.1063/1.4926486

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Critical current density, vortex dynamics, and phase diagram of FeSe single crystal2015

    • 著者名/発表者名
      Yue Sun, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, and Ryo Kobayashi, Tatsuya Watashige, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, and Takasada Shibauchi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 ページ: 144509_1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.93.104502

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of critical current density and mechanism of vortex pinning in H+-irradiated FeSe single crystal2015

    • 著者名/発表者名
      Yue Sun, Sunseng Pyon, Tsuyoshi Tamegai, Ryo Kobayashi, Tatsuya Watashige, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Takasada Shibauch, and Hisashi Kitamura
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 ページ: 113102_1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.8.113102

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of Pnictogen Atmosphere Annealing in Fe1+yTe0.6Se0.42015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, Y. Sun, S. Pyon, and T. Tamegai
    • 雑誌名

      Journal Physical Society of Japan

      巻: 85 ページ: 024712_1-6

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.024712

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effects of artificial defects in FeSe single crystal2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sun, A. Park, T. Yamada, A. Mine, S. Pyon, T. Tamegai, T. Kambara, and H. Kitamura
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Effect of S doping to the critical current density and vortex dynamics of FeSe single crytal2015

    • 著者名/発表者名
      Yue Sun, Sunseng Pyon, and Tusyoshi Tamegai
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都、江戸川区)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] Superconducting, transport, and magnetic properties of FeSe1-xSx2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sun, S. Pyon, T. Tamegai
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府、吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Critical Current Density and Vortex Dynamics in Fe(Te,Se) Annealed in Various Atmosphere2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tamegai, Y. Sun, T. Yamada, and S. Pyon
    • 学会等名
      EUCAS2015
    • 発表場所
      Lyon(France)
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-11
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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