ＢｉＳ２系層状超伝導体における局所結晶構造の解明と電荷密度波転移の検証

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J05692
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 梶谷 丈 首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2018-03-31
• キーワード: 超伝導 / 単結晶育成 / 構造相転移

研究実績の概要

研究計画に従って、昨年度申請者はRO1-xFxBiS2(R:希土類)の高純良な単結晶育成法を確立するべく、CsClフラックス法やCVD法等の方法により試行錯誤を行い、LaO1-xFxBiS2 (x = 0.1 - 0.5) における単結晶育成方法を確立した。これらの成功により得られた単結晶を用いて、本年度、高エネルギー加速器研究機構の放射光科学施設(PF)にて精密な単結晶構造解析を行った。この実験により、LaO1-xFxBiS2では、xに依存した、構造相転移や長周期構造が現れることを、初めて明らかにすることに成功した。この長周期構造の発現に伴い、ギャップが開くことが予想されるため、マクロ測定において確認すべく、この試料の輸送特性(電気抵抗・ホール)および磁化測定を行った。その結果、超周期構造の発現に伴い、電気抵抗率は著しく上昇すると同時に、ホール係数においてキャリア密度の減少が観察された。磁化測定においても、超格子反射の発現温度付近において、傾きの変化を観察し、状態密度が変化している可能性を示唆する結果を得た。

EuFBiS2においても、世界で初めて純良単結晶の育成に成功し、世界で初めて単結晶を用いた輸送特性および磁化特性測定に成功した。これらの基礎物性測定の結果、Euの価数が温度依存して変化することを見出した。さらに、低温においてEuの価数や磁気的状態に深く関わると思われる、巨大な磁気抵抗効果が現れることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic two-gap superconductivity and the absence of Pauli paramagnetic limit in single crystalline LaO0.5F0.5BiS2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. C. Chan, K. Y. Yip, Y. W. Cheung, Y. T. Chan, Q. Niu, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Yanase, Y. Aoki, K. T. Lai and Swee K. Goh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 ページ: 104509
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.104509
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Metallic phase in stoichiometric CeOBiS2 revealed by space-resolved ARPES (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, E. Paris, T. Wakita, K. Terashima, T. Yokoya, A. Barinov, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, T. Mizokawa and N. L. Saini
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 2011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Single crystal growth and physical properties of BiS2-layered compound Eu3Bi2S4F4 (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Higashinaka, H. Endo, J. Kajitani, T. D.Matsuda and Y. Aoki
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 824-826
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.09.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic Phase Diagram of Superconductivity in the BiCh2-based System Without In-plane Disorder (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nagasaka, A. Nishida, R. Jha, J. Kajitani, O. Miura, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, A. Miura, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, H. Usui, K. Kuroki, and Y. Mizuguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 86 ページ: 074701
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.074701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of self-doped layered Eu3F4Bi2S4 material revealed by x-ray absorption spectroscopy and photoelectron spectromicroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: E. Paris, T. Sugimoto, T. Wakita, A. Barinov, K. Terashima, V. Kandyba, O. Proux, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, T. Yokoya, T. Mizokawa, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 ページ: 035152
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.035152
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Unconventional 4f-Electron Magnetism in Ln(O,F)BiS2 Layered Superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: 青木勇二
  • 学会等名: The 21st International Conference on Solid Compounds of Transition Elements 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LaO1-xFxBiS2における長周期格子変調のx依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶谷丈
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Observation of superlattice reflections in BiS2 layered superconductor LaO0.5F0.5BiS2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梶谷丈
  • 学会等名: J-Physics International Workshop 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic and structural properties of BiS2-based layered superconductors LnO1-xFxBiS2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 東中隆二
  • 学会等名: J-Physics International Workshop 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Phase Diagram and Anomalous Magnetic Properties in Superconductor of LnO1-xFxBiS2 (Ln: rare earth elements) (2017)
  • 著者名/発表者名: 松田達磨
  • 学会等名: 30th International Symposium on Superconductivity
  • 国際学会 / 招待講演