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2018 年度 実績報告書

鉄系超伝導体における超伝導とnematic相の関係解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04024
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

花栗 哲郎  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (40251326)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード鉄系超伝導 / 走査型トンネル顕微鏡 / 超伝導ギャップ / Nematic相 / Majorana準粒子
研究実績の概要

SeサイトにSドープしたFeSeにおける対形成機構がnematicityの影響を強く受けることを昨年度までに見出し、論文として発表した。nematic相、正方晶相それぞれにおける超伝導ギャップ構造をより詳しく調べるため、電子温度90mKに到達できる希釈冷凍機STMを用いて、20μeV程度の超高分解で超伝導ギャップスペクトルを調べた。その結果、nematic相にあるFeSeの超伝導ギャップは異方的ではあるがノードは無く、ギャップの最小値が0.1meV程度のフルギャップ超伝導であることが示唆された。この0.1meV程度のギャップ様構造はnematic臨界濃度近傍でも観測されるがギャップ内に有限の状態が観測された。これが、単なるギャップ異方性によるのか、本質的にギャップレス状態になっているのか、今後検討する必要がある。
FeSeにおいては、超伝導ギャップとFermiエネルギーの大きさが一桁程度しか違わないために、超伝導転移温度以上でpre-formed電子対による擬ギャップが期待されるが、実験を行ったところ、擬ギャップは無いことが分かった。これは、FeSeがマルチバンド超伝導体であることに起因することを議論し、論文として発表した。
Teドープ試料に関しては、トポロジカル表面状態を持つTeドープ量が60%近傍の試料に対して渦糸芯の超高分解能トンネル分光を行い、Majorana準粒子に起因すると考えられるゼロエネルギー束縛状態を見出した。また、多数の渦糸を調べたところ、ゼロエネルギー束縛状態を持たない渦糸の存在も判明し、その割合が磁場とともに増加することが分かった。これはMajorana準粒子間の相互作用に起因する可能性が高い。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Zero-energy vortex bound state in the superconducting topological surface state of Fe(Se,Te)2019

    • 著者名/発表者名
      T. Machida, Y. Sun, S. Pyon, S. Takeda, Y. Kohsaka, T. Hanaguri, T. Sasagawa, and T. Tamegai
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Vortex Core and Missing Pseudogap in the Multiband BCS-BEC Crossover Superconductor FeSe2019

    • 著者名/発表者名
      Hanaguri T.、Kasahara S.、B?ker J.、Eremin I.、Shibauchi T.、Matsuda Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 ページ: 077001

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.122.077001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two distinct superconducting pairing states divided by the nematic end point in FeSe 1? x S x2018

    • 著者名/発表者名
      Hanaguri Tetsuo、Iwaya Katsuya、Kohsaka Yuhki、Machida Tadashi、Watashige Tatsuya、Kasahara Shigeru、Shibauchi Takasada、Matsuda Yuji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 ページ: eaar6419

    • DOI

      10.1126/sciadv.aar6419

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Zero-energy vortex bound states in the topological superconductor Fe(Se,Te) investigated by ultra-low temperature STM2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      Interacting Majorana Fermions
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄系超伝導体の超伝導ギャップ構造 - 異方性と位相2019

    • 著者名/発表者名
      花栗哲郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] トポロジカル超伝導体Fe(Se,Te)におけるゼロエネルギー渦糸束縛状態2019

    • 著者名/発表者名
      花栗哲郎
    • 学会等名
      第4回「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」領域研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Nature of the Zero-Energy Vortex Bound State in Fe(Se,Te)2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      The Kavli ITS Workshop on Majorana Modes in Topological Superconductors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “Superconductivity, nematicity and BCS-BEC crossover in Fe(Se,S)2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopic-imaging STM studies of a BCS-BEC crossover superconductor FeSe2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      International Workshop: New Developments in STM on Surfaces of Functional Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] What controls the zero-energy bound state in the vortex core of Fe(Se,Te)?2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      Workshop in the Kavli Institute for Theoretical Sciences “New Frontiers of Strongly Correlated Electron Materials”,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopic‐Imaging STM Studies of Nematicity and Superconductivity in FeSe1-xSx”2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High Temperature Superconductors (M2S-2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopic-Imaging STM Studies of Nematicity and Superconductivity in FeSe1-xSx2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hanaguri
    • 学会等名
      SPSTM-7 & LTSPM-1 International Conference 2018
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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