• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実施状況報告書

T'型銅酸化物におけるドーピングを要さない新しい超伝導の発現メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K05458
研究機関上智大学

研究代表者

足立 匡  上智大学, 理工学部, 准教授 (40333843)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード電子ドープ型銅酸化物 / 還元処理 / ミュオンスピン緩和 / マイスナー反磁性 / 単結晶 / 光学反射率
研究実績の概要

本研究の目的は、T'構造を有する電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体において、母物質での新しい超伝導の発現メカニズムを解明することである。この目的のために、今年度は、還元処理の効果を詳しく調べるとともに、これまでになく低いCe濃度の単結晶で超伝導を発現させることを目指した。
フローティングゾーン法によって作製した電子ドープ型銅酸化物の母物質であるPr2CuO4の単結晶に対して、我々が開発したプロテクトアニール、低温アニール、ダイナミックアニールを加えた結果、~ 150 K以上で金属的な振る舞いを観測することに成功した。このことから、母物質からこれまでになく過剰酸素を抜くことができたと言える。しかし、超伝導の発現には至っていない。
フローティングゾーン法によって作製した電子ドープ型銅酸化物Nd2-xCexCuO4のx=0.05と0.10の単結晶を作製した。プロテクトアニール、低温アニール、ダイナミックアニールを行った結果、x=0.10でバルク超伝導を発現させることに成功した。また、プロテクトアニールを行ったx=0.05でも弱いマイスナー反磁性を観測することに成功した。今後は、ホール抵抗率やミュオンスピン緩和測定などから電子状態を詳しく調べる予定である。
フローティングゾーン法によって作製した電子ドープ型銅酸化物Pr1.3-xLa0.7CexCuO4のx=0.05と0.10の単結晶において光学反射率の測定を行った。その結果、x=0.05と0.10で高い反射率が観測され、有効キャリア濃度がx=0.15と同程度に高いことが明らかになった。また、x=0.10における高圧下ミュオンスピン緩和測定の結果、圧力の印加とともに磁気転移温度が増大し、超伝導転移温度が低下することがわかった。これらのことから、電子ドープ型銅酸化物において磁気秩序と超伝導は競合すると結論された。

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

薄膜で母物質から幅広いCe濃度領域で超伝導が発現しているNd2-xCexCuO4において、バルク単結晶で超伝導を発現させることに成功した点は特筆に値する。今後は、ホール抵抗率やミュオンスピン緩和測定などから電子状態を詳しく調べる予定である。
母物質のPr2CuO4単結晶で金属的な電気伝導を観測した点は大きな進歩である。
Pr1.3-xLa0.7CexCuO4において、光学反射率や高圧下ミュオンスピン緩和測定を行い、電子状態を明らかにしつつある。

今後の研究の推進方策

・過剰に還元してTcが大きく低下したPr1.3-xLa0.7CexCuO4(PLCCO)のx=0.10と0.15の単結晶を準備し、ミュオンスピン緩和、ホール抵抗率などから電子状態を明らかにする。
・PLCCOのx=0.05のバルク単結晶試料を用いてホール抵抗率の測定を行い、電子濃度、ホール濃度、移動度を明らかにし、これまで得られているx=0.10、0.15の結果と比較することで、Ce置換による電子状態の変化を明らかにする。
・母物質のPr2CuO4の単結晶にさらなる還元を行い、超伝導化を目指す。
・電子ドープ型の過剰ドープ領域の電子状態を明らかにするために、La2-xCexCuO4の薄膜をPLD法で作製し、様々な測定を行う。

次年度使用額が生じた理由

調査研究、成果発表、ミュオンスピン緩和実験、ホール抵抗率実験などのための旅費の支出が予想以上に多かった一方で、消耗品等の支出を他の研究予算で賄えたため、次年度への繰越金が生じた。
次年度は、消耗品等の支出が必要になり。また、実験と成果発表のための予算が必要になるため、当初予算よりも支出が大きくなると予想される。したがって、繰越金を含めて有効に支出していく予定である。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] コロンビア大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      コロンビア大学
  • [国際共同研究] カザン大学(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      カザン大学
  • [雑誌論文] Optical study of electron-doped cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ in under-doped regime: Revisit the phase diagram2018

    • 著者名/発表者名
      R. Ohnishi, M. Nakajima, S. Miyasaka, S. Tajima, T. Adachi, T. Ohgi, A. Takahashi and Y. Koike
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 043705(1-5)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.043705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protected vacuum annealing effect on single crystals of Pr1-xLaCexCuO4 in the overdoped regime2017

    • 著者名/発表者名
      M. A. Baqiya, B. Triono, Darminto, T. Adachi, A. Takahashi, T. Konno, M. Watanabe, T. Prombood and Y. Koike
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering

      巻: 196 ページ: 012011(1-4)

    • DOI

      10.1088/1757-899X/196/1/012011

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel electronic state and superconductivity in the electron-doped high-Tc T'-superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Kawamata and Y. Koike
    • 雑誌名

      Condensed Matter

      巻: 2 ページ: 23(1-16)

    • DOI

      10.3390/condmat2030023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Superconducting fluctuations above the critical temperature in Bi2Sr2Ca1-xYxCuO8+δ as revealed by microwave absorption2017

    • 著者名/発表者名
      I. Gimazov, Yu. Talanov, V. Sakhin, T. Adachi, T. Noji and Y. Koike
    • 雑誌名

      Applied Magnetic Resonance

      巻: 48 ページ: 861-870

    • DOI

      10.1007/s00723-017-0912-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Undoped high-Tc superconductivity in T'-La1.8Eu0.2CuO4+δ revealed by 63,65Cu and 139La NMR: Bulk superconductivity and antiferromagnetic fluctuations2017

    • 著者名/発表者名
      H. Fukazawa, S. Ishiyama, M. Goto, S. Kanamaru, K. Ohashi, T. Kawamata, T. Adachi, M. Hirata, T. Sasaki, Y. Koike and Y. Kohori
    • 雑誌名

      Physica C

      巻: 541 ページ: 30-35

    • DOI

      10.1016/j.physc.2017.08.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure tuning of structure, superconductivity, and novel magnetic order in the Ce-underdoped electron-doped cuprate T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 (x=0.1)2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Guguchia, T. Adachi, Z. Shermadini, T. Ohgi, J. Chang, E. S. Bozin, F. von Rohr, A. M. dos Santos, J. J. Molaison, R. Boehler, Y. Koike, A. R. Wieteska, B. A. Frandsen, E. Morenzoni, A. Amato, S. J. L. Billinge, Y. J. Uemura and R. Khasanov
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 ページ: 094515(1-11)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.96.094515

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reduction effects on the Cu-spin correlation in the electron-doped T'-cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ (x=0.10)2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sumura, T. Ishimoto, H. Kuwahara, K. Kurashima, Y. Koike, I. Watanabe, M. Miyazaki, A. Koda, R. Kadono and T. Adachi
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 21 ページ: 011027(1-5)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.21.011027

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 第2ターゲットステーションを用いた物質科学2018

    • 著者名/発表者名
      足立匡
    • 学会等名
      第8回Muon科学と加速器研究
    • 招待講演
  • [学会発表] ミュオンを用いた物質科学の将来2018

    • 著者名/発表者名
      足立匡
    • 学会等名
      ワークショップ「高温超伝導体とその関連物質における新奇な物理」
    • 招待講演
  • [学会発表] 過剰にホールドープしたBi-2201系銅酸化物における強磁性ゆらぎの発達2018

    • 著者名/発表者名
      足立匡, 倉嶋晃士, 川股隆行, 野地尚, 渡邊功雄, 宮崎正範, 幸田章宏, 門野良典, 小池洋二
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] Bi-2201系銅酸化物の超過剰ドープ領域における強磁性ゆらぎに対する不純物置換効果2018

    • 著者名/発表者名
      足立匡, 大西柊成, 川端公貴, 渡邊功雄, 桑原英樹, 倉嶋晃士, 川股隆行, 小池洋二
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] Cu-spin correlation and novel electronic state in the electron-doped high-Tc cuprates2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi
    • 学会等名
      Workshop on “The research forefront of high-Tc cuprates”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coincident disappearance of superconductivity in La2-xSrxCu1-yMyO4 (M = Fe, Al)2017

    • 著者名/発表者名
      K. M. Suzuki, T. Adachi, M. A. Baqiya, H. Guo, I. Kawasaki, M. Abdel-Jawad, S. Yoon, I. Watanabe, Y. Koike
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Over-reduction effects on the Cu-spin correlation in the electron-doped T'-cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ (x = 0.10)2017

    • 著者名/発表者名
      T. Sumura, T. Ishimoto, H. Kuwahara, K. Kurashima, Y. Koike, I. Watanabe, M. Miyazaki, A. Koda, R. Kadono, T. Adachi
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] μSR study of the magnetism in the infinite-layer compound LaNiO2+x2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Takamatsu, K. M. Suzuki, M. A. Baqiya, K. Naruse, M. Imaizumi, I. Kawasaki, I. Watanabe and Y. Koike
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of ferromagnetic fluctuations in heavily overdoped Bi-2201 cuprates2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Noji, I. Watanabe, M. Miyazaki, A. Koda, R. Kadono and Y. Koike
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (μSR2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-spin correlation and novel electronic state in the electron-doped high-Tc cuprates2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji and Y. Koike
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-spin correlation and novel electronic state in the electron-doped high-Tc T'-superconductors2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji and Y. Koike
    • 学会等名
      International Conference Electron Correlation in Superconductors and Nanostructures (ECSN-2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Undoped superconductivity and the novel electronic state in the high-Tc T'-cuprates2017

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Ohashi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji and Y. Koike
    • 学会等名
      The 2017 European Materials Research Society Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] T'型銅酸化物RE2CuO4+δ(RE = Pr, Sm)の単結晶における還元処理と電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      川端公貴,桑原英樹,足立匡
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] PLD法による電子ドープ型銅酸化物T'-La2-xCexCuO4のオーバードープ領域の薄膜作製2017

    • 著者名/発表者名
      パクサンウン,岡部博孝,中村惇平,桑原英樹,門野良典,足立匡
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 過剰に還元された電子ドープ型銅酸化物Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δにおけるCuスピン相関と超伝導2017

    • 著者名/発表者名
      洲村拓哉,石本奨,桑原英樹,倉嶋晃士,小池洋二,渡邊功雄,宮崎正範,幸田章宏,門野良典,足立匡
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 過剰に還元された電子ドープ型T'銅酸化物の電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      足立匡, 洲村拓哉, M. A. Baqiya, 高橋晶, 今野巧也, 扇太郎, 倉嶋晃士, 川股隆行, 石本奨, 桑原英樹, 渡邊功雄, 幸田章宏, 宮崎正範, 門野良典, 小池洋二
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム第5回会合
  • [備考] 上智大学理工学部機能創造理工学科足立研究室ホームページ

    • URL

      http://nile.ph.sophia.ac.jp/~adachi/

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi