層状超伝導体BiS2系における局所構造と量子臨界的挙動及び超伝導特性の相関

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K05454
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 松田 達磨 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (30370472)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 層状超伝導体 / BiS2系超伝導体 / CDW転移 / アクチノイド元素 / 巨大磁気抵抗効果 / 価数自由度 / 超伝導

研究実績の概要

層状超伝導体 RO(1-x)FxBi2 (R:希土類、アクチノイド元素)およびEu3Bi2S4F4について単結晶育成を行い、それらを用いた基礎物性測定、光電子分光測定、放射光施設を用いた構造解析実験を行った。主要な研究成果を以下にまとめる。
(1) 前年度までの研究で、La(O1-xFx)BiS2 (x < 0.1) の低温X線回折実験において発見された超格子反射について、さらなる回折実験と解析を共同研究によりすすめた結果、４回対称性を保持したダブル-q構造を持つ構造をとっている可能性が高く、BiS2層の面内にあるSが変調構造をとっていることが分かってきた。Biの価数評価から、価数においても変調がかかっていることが確かめられることから、CDW転移を強く示唆する結果である可能性が高い。この成果は、BiS2系化合物全体の超伝導相発現に関わる重要な発見と考えられる。
(2) アクチノイド元素を含む新たなBiS2系超伝導体として、(La1-xUx)OBiSSeの合成を、東北大学金属材料研究所の共同利用研究制度を利用して行った。その結果、多結晶試料の合成に成功し、x=0.3において、転移温度約 T= 3 K のバルクの超伝導を示すことを世界で初めて確認した。
(3) 前年度までの研究で、EuFBiS2において大きな磁気抵抗効果が観測されることを明らかにしていたが、同じくEu系のBiS2系化合物であるEu3Bi2S4F4においても、大きな磁気抵抗効果を示すことを初めて明らかにした。この巨大磁気抵抗効果は、Euの磁化と密接な相関を持つことが解析から明らかになり、加えて、Euの価数状態とも関係していると考えられ、巨大磁気抵抗効果を生み出す新たなメカニズムが内在する可能性を示唆する結果である。

研究成果

• [国際共同研究] Universita di Roma “La Sapienza”(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Universita di Roma “La Sapienza”
• [国際共同研究] Observatoire des Sciences de l’Univers(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Observatoire des Sciences de l’Univers
• [雑誌論文] Direct Observation of Sm Valence Fluctuation in a Heavy Fermion Compound SmOs4Sb12 via Sm-149 Synchrotron-Radiation-Based Mossbauer Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Tsutsui, J. Nakamura, Y. Kobayashi, Y. Yoda, M. Mizumaki, A. Yamada, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 88 ページ: 023701
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.023701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Fold-Symmetric Magnetoresistance in Single Crystals of Tetragonal BiCh(2)-Based Superconductor LaO0.5F0.5BiSSe (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshi, M. Kimata, Y. Goto, T.D. Matsuda, Y. Mizuguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 88 ページ: 033704_1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.033704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single crystal growth and physical properties of BiS2-layered compound Eu3Bi2S4F4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Higashinaka, Hideaki ENDO, Joe KAJITANI, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki
  • 雑誌名: Physica B 巻: 536 ページ: 824-826
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous magnetotransport properties of high-quality single crystals of Weyl semimetal WTe2: Sign change of Hall resistivity (2018)
  • 著者名/発表者名: Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D. Matsuda, Raquel A. Ribeiro, Yuji Aoki
  • 雑誌名: Physica B 巻: 536 ページ: 68-71
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Na1－xSn2P2 as a new member of van der Waals-type layered tin pnictide superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Goto, Akira Miura, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki, Yoshikazu Mizuguchi
  • 雑誌名: Scientific REPORTS 巻: 8 ページ: 12852_1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31295-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Odd-parity electronic multipolar ordering in URu2Si2: Conclusions from Si and Ru NMR measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Kambe, Y. Tokunaga, H. Sakai, T. Hattori, N. Higa, T. D. Matsuda, Y. Haga, R. E. Walstedt, and H. Harima
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 ページ: 235142_1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.235142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral-crystal-structure transformations and magnetic states of R3Rh4Sn13 (R=La and Ce) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Suyama, Kazuaki Iwasa, Yuka Otomo, Keisuke Tomiyasu, Hajime Sagayama, Ryoko Sagayama, Hironori Nakao, Reiji Kumai, Yoshinori Kitajima, Francoise Damay, Jean-Michel Mignot, Akira Yamada, Tatsuma D. Matsuda, and Yuji Aoki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 ページ: 235138_1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.235138
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural, Magnetic, and Transport Properties of Novel Quaternary Compounds RRu2Sn2Zn18 (R La, Pr, and Nd) (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuhei Wakiya, Yuki Sugiyama, Miharu Kishimoto, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki, Masatomo Uehara, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, and Izuru Umehara
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 87 ページ: 094706_1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.094706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity in Layered Oxychalcogenide La2O2Bi3AgS6 (2018)
  • 著者名/発表者名: Rajveer Jha, Yosuke Goto, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D Matsuda, Yuji Aoki, Yoshikazu Mizuguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 87 ページ: 083704_1-3
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.083704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic, thermal, and neutron diffraction studies of a coordination polymer: bis(glycolato)cobalt(II) (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Nakane, S. Yoneyama, T. Kodama, K. Kikuchi, A. Nakao, T. Ohhara, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, W. Fujita
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 48 ページ: 333-339
  • DOI: 10.1039/C8DT04358B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting and Fermi Surface Properties of Pyrite-type Compounds CuS2 and CuSe2 (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kakihana, T. D. Matsuda, R. Higashinaka, Y. Aoki, A. Nakamura, D. Aoki, H. Harima, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 88 ページ: 014702_1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.014702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of valence fluctuations on the electronic properties of RO1-xFxBiS2 (R = Ce and Pr) (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Dash, T. Morita, K. Kurokawa, Y. Matsuzawa, N. L. Saini, N. Yamamoto, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D.Matsuda, Y. Aoki, T. Mizokawa,
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 98 ページ: 144501_1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.98.144501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Deviation from the Kohler's rule and Shubnikov-de Haas oscillations in type-II Weyl semimetal WTe2: High magnetic field study up to 56 T (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Onishi, R. Jha, A. Miyake, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, M. Tokunaga, Y. Aoki
  • 雑誌名: AIP ADVANCES 巻: 8 ページ: 101330_1-5
  • DOI: 10.1063/1.5043036
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elastic properties of SmPt2Cd20 probed by ultrasound measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakanishi, K. Nakamura, M. Nakamura, M. Taniguchi, M. Nakamura, M. Yoshizawa, A. Yamada, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • 雑誌名: AIP ADVANCES 巻: 8 ページ: 101337_1-3
  • DOI: 10.1063/1.5042811
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anisotropy in the electronic transport properties of Weyl semimetal WTe2 single crystals (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Jha, S. Onishi, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, R. A. Ribeiro, Y. Aoki
  • 雑誌名: AIP ADVANCES 巻: 8 ページ: 101332_1-6
  • DOI: 10.1063/1.5043063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Orbital-dependent band renormalization in WTe2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, T. Sugimoto, T. Mizokawa, N. L. Saini, M. Arita, R. Jha, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 98 ページ: 205138_1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.98.205138
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between specific heat, valence and effective magnetic moment of Sm ions in strongly correlated Sm compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Higashinaka, A. Yamada, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • 雑誌名: AIP ADVANCES 巻: 8 ページ: 125017_1-6
  • DOI: 10.1063/1.5043120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Element-specific observation of the ferromagnetic ordering process in UCoAl via so x-ray magnetic circular dichroism (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukiharu Takeda, Yuji Saitoh, Tetsuo Okane, Hiroshi Yamagami, Tatsuma D. Matsuda, Etsuji Yamamoto, Yoshinori Haga, and Yoshichika Onuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 ページ: 184414_1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.184414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Superconductivity of Tetragonal and Monoclinic Ce1-xPrxOBiS2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Miura, Masanori Nagao, Yosuke Goto, Yoshikazu Mizuguchi, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuriosa, Yoshihiko Takano, Satoshi Watauchi, Isao Tanaka, Nataly Carolina Rosero-Navarro and Kiyoharu Tadanaga
  • 雑誌名: INORGANIC CHEMISTRY 巻: 57 ページ: 5364-5370
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b00349
  • 査読あり
• [学会発表] LaO0.5F0.5BiS2におけ る格子変調パターンの 決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐賀山基, 佐賀山遼子, 梶谷丈 , 長谷川巧 , 熊井玲児, 村 上洋一, 東中隆二 , 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] BiS2系層状化合物 Eu3Bi2S4F4におけるキ ャリアの局在化と巨大 磁気抵抗 (2019)
  • 著者名/発表者名: 青木勇二, 酒谷瞭太郎, 東中隆二, 松田達磨
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 充填スクッテルダイト 化合物YbOs4Sb12の dHvA効果の測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村直貴, 岸本美晴, 東中隆二, 仲村愛 , 本多史憲 , 青木 大 , 青木勇二, 松田達磨, 佐藤英行, 播磨尚朝
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] SmRu4P12の磁場誘起 秩序相における軟X線 共鳴X線回折 (2019)
  • 著者名/発表者名: 道村真司, 松村武 , 中尾裕則 , 田端千紘 , 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] BiS2系層状化合物 Eu3Bi2S4F4の単結晶物 性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 酒谷瞭太郎, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 共鳴硬X線光電子分光 によるYbCu2Si2の電子 状態の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三村功次郎 , 河端拓 , 明渡悠 , 阿部晃大 , 松本孝之 , 下笠諒平 , 保井晃 , 水牧仁一朗 , 河村直己 , 池永英 司 , 筒井智嗣 , 佐藤仁 , 魚住孝幸 , 松田達磨 , 大貫 惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] Unusual Heavy Electron State in Sm- and Yb-based Compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuma D. Matsuda
  • 学会等名: J-Physics 2018: International Workshop on New Materials and Crystal Growth
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shubnikov de Haas oscillations in Weyl semimetal WTe2 measured up to 56 T (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Onishi, R. Jha, A. Miyake, R. Higashinaka, T. Matsuda, M. Tokunaga and Y. Aoki
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropic electrical resistivity of Weyl semimetal WTe2 (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Jha, S. Onishi, R. Higashinaka, T. Matsuda, R.A. Ribeiro and Y. Aoki1
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Sn- and In-substitution on the structural and mag- netic properties of PrRu2Zn20 (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Wakiya, Y. Sugiyama, J. Gouchi, Y. Uwatoko, M. Kishimoto, T. Matsuda, Y. Aoki, M. Uehara and I. Umehara
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] Unusual Magnetic-Field-Insensitive Heavy Electron State in SmTr2Al20 (Tr = Ti, V, Cr, and Ta) (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Higashinaka, A. Yamada, T. Matsuda, Y. Aoki, M. Mizumaki, S. Tsutsui, T. Uruga, K. Nitta and T. Ina
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 国際学会
• [学会発表] 強磁場中におけるワイル半金 属WTe2の特異な輸送特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西翔太, Jha Rajveer, 三宅厚志 A , 東中隆二, 松 田達磨, 徳永将史 A , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 角度分解光電子分光による WTe2の軌道に依存したバン ドの繰り込み (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本凌弥, 杉本拓也, 溝川貴司, Naurang Saini , 有田将司 , 生天目博文 , 谷口雅樹 , Rajveer Jha, 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] ワイル半金属MoTe2, WTe2の 光学スペクトルと電子構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村真一, 中島裕喜, 三田善志郎, Jha Rajveer , 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 共鳴光電子分光による Pr(O,F)BiS2の電子状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松澤悠, 岡本陽平, 守田智洋, 溝川貴司, E.F.Schwier , 島田賢也 , Naurang Saini , 東中 隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] Eu系BiS2化合物におけるEu 価数状態と物性異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松田達磨, 梶谷丈, 遠藤秀晃, 東中隆二, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 超音波計測による籠状物質 SmPt2Cd20の低温秩序相と 弾性特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村一翔, 高橋祥平, 長谷川潤弥, 大山雄輔, 中西 良樹, 中村光輝, 吉澤正人, 山田瑛 , 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] カイラル構造をもつ三元化合 物R-Ir-Sn(R:希土類)の単結 晶育成と超伝導特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大村瑠美, 岸本美晴, 山田瑛, 後藤陽介, 水口佳一, 松田達磨, 東中隆二, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 希釈冷凍機を用いた単結晶 URu2Si2の 29 Si NMR測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 服部泰佑, 酒井宏典, 徳永陽, 神戸振作, 松田達磨, 芳賀芳範
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 軟X線磁気円二色性による UCoAlにおける各元素サイト での磁気的性質の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹田幸治 , 斎藤祐児 , 岡根哲夫 , 山上浩志 , 松田達磨 , 山本悦嗣 , 芳賀芳範 , 大貫惇 睦
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 遍歴電子系メタ磁性体UCoAl における圧力下磁気抵抗と強 磁性量子臨界 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田瑞穂 , 木村憲彰 , 芳賀芳範 , 松田達磨
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] カイラル超伝導体URu2Si2の 超伝導状態における熱ホール 効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山陽奈子, 佐藤雄貴, 栗原遼, 笠原成, 笠原裕一, 芳賀芳範 , 松田達磨 , 山本悦嗣 , 大貫惇睦 , 松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 高い特性温度TQKLを持つ四 極子近藤格子系PrTr2Al20 (Tr = Mo, W)の低温物性測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮脇瑠美佳, 東中隆二, 山田瑛, 後藤陽介, 水口佳 一, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] Yb5Ir6Sn18の単結晶育成と構 造解析及び低温物性測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岸本美晴, 大村瑠美, 後藤陽介, 水口佳一, 山田瑛, 東中隆二, 青木勇二, 松田達磨
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] 磁場に鈍感な重い電子化合物 SmTa2Al20の単結晶 NQR/NMRによる基底状態の 研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤秀樹, 中瀬迅, 小手川恒, 久保徹郎 , 東中隆二 , 山田瑛 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] X線非弾性散乱によるBiS2系 超伝導体における超格子反射 の起源探査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 玉造博夢, 筒井智嗣 , 佐賀山基, 水牧仁一朗 , 梶 谷丈 , 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二 , 長谷 川巧 , 村上洋一
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] BiS2系層状化合物 Eu3Bi2S4F4 における電荷秩 序状態 (2018)
  • 著者名/発表者名: 東中隆二, 遠藤秀晃, 梶谷丈, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [学会発表] X線光電子分光による R(O,F)BiS2の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 守田智洋, 岡本陽平, 松澤悠, 溝川貴司, Eike Schwier , 島田賢也 , Naurang Saini , 梶谷 丈 , 東中隆二 , 松田達磨 , 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第2018年秋季大会
• [備考] Publications
  • URL: http://denshi-server.phys.se.tmu.ac.jp