ラットリングフォノンと超伝導

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18204030
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷垣 勝己 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (60305612)
• 研究分担者: 熊代 良太郎 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00396417) ; 松岡 英一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20400228) ; 木村 憲彰 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (30292311)
• キーワード: クラスレート / ナノ材料 / フォノン / 超電導 / 物性実験 / 熱伝導

研究概要

空間自由度の大きな内部空間に閉じ込められた原子の異常振動フォノンが超伝導とどのように関係するかに関して、結晶学的に等構造であるBa_<24>Si_<100>ならびにBa_<24>Ge_<100>の物質を比較して研究した。二つの物質は物性が大きく異なる多面体幾何物質として重要であり、Ba_<24>Ge_<100>は、内包空間が大きくBaは非調和な振動をする事が知られている。一方Ba_<24>Si_<100>はSi原子が作る籠構造の内部空間がGe原子が作る籠構造よりも小さいための、内部に閉じ込められたBaは比較的調和振動的なフォノンを有する事が分かっている。この二つの物質を軟X線光電子分光を適用してフェルミ準位の状態密度の相対値を求め、SQUIDを用いたパウリ磁化率と比較する事により、フェルミ準位の状態密度の絶対値を算出した。その結果は、第1原理バンド計算で求められた値と良い一致を示した。一方、フォノンが有する特性デバイ温度は、比熱測定の結果をアインシュタインモードとデバインモードの組み合わせ関数を用いて解析することにより実験的に求めた。この得られた実験結果をマクミラン方程式の物理変数と用いて、超伝導臨界温度T_cの観点から超伝導機構を解析したところ、Ba_<24>Si_<100>ならびにBa_<24>Ge_<100>で同程度の電子格子結合定数が見積もられた。この事は、内包原子の異常振動が創出する非調和フォノンは」、この系においては超伝導として強く影響を及ぼさない事を示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of interface modifications on carrier mobilities in rubrene single crystal ambipolar field-effect transistor (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Ryo Nouchi, Naoya Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 124912
  • 査読あり
• [雑誌論文] A structural study of the hole-doped superconductors Pr1-xSrxFeAsO (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Ju, Z.Li, G.Mu, H-H Wen, K.Sato, M.Watahiki, G.Li, K.Tanigaki
  • 雑誌名: New J.Physics 11 ページ: 083003_1-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft x-ray photoelectron spectroscopy study of type-I clathrates (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Tang, Zhaofei Li, Jing Ju, Ryotaro Kumashiro, Mazcos A. Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake2, FangZhun Guo, Keisake Kobayashi, Koji Akai, Katstuni Tanigaki
  • 雑誌名: Sci.Technol.Adv.Mater. 9 ページ: 044207-044211
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<73>Ge and ^<135/137>Ba--NMR Studies of Clathrate Superconductor Ba_24 Ge_100 (2009)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Kanetake, Atsushi Harada), Hidekazu Mukuda, Yoshio Kitaoka, Takeshi Rachi, Katsumi Tanigaki, Kohei M. Itoh, Eugene E. Haller
  • 雑誌名: J.Phys.Soc., Jpn. 78 ページ: 104710_1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] p- and n-Type Ba8Ga16Ge30 studied by X-ray photoelectron spectros copy (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Jing Ju, Zhaofbi Li, Marcos A. Avila, Kouichirou Suekuni, Toshiro Takabatake, Fangzhun Guo, Keisuke Kobayashi, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 472 ページ: 62-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational Sub-level of Ortho-Hydrogen Molecule Encapsulated in Isotropic C_60 Fullerene Cages (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu Kohama, Takeshi Rachi, Ju Jing, Zhaofei Li, Jun Tang, Ryotaro Kumashiro, Satoru Izumisawa, Hitoshi Kawaji, Tooru Atake, Hiroshi Sawa, Yasujiro Murata, Koichi Komatsu, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 013001-013004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light emitting ambipolar field-effect transistors of 2,5-bis(4-biphenyl)bithiophene single crystals with anisotropic carrier mobilities (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, Ryotaro Kumashiro, Zhaofei Li, Ryo Nouchi, Katsumi Tanigaki
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 124912_1-5
  • 査読あり
• [学会発表] Phonons and electronic states in compounds with regulated nanospaces(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: The 4^<th> Hiroshima Workshop on Sustainable Materials Science
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
  • 年月日: 20091113-20091115
• [学会発表] Nanomaterials and Their Applications to Field Effect Transistors with Two Dimensional Electronic States(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Yan Wang, R.Kumashiro, Susumu Ikeda, Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: AURE International conference
  • 発表場所: POSCO International Center, POSTECH, Korea
  • 年月日: 20091111-20091113
• [学会発表] Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity(Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: Role of phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity, USB-RIEC Joint meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20091022-20091023
• [学会発表] Superconductivity in Silicon and Germanium Polyhedra (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki, Kazumi Sato, Jing Ju, Zhaofei Li, Jun Tang, Takeshi Rachi, Alfonso San Miguel
  • 学会等名: 9^<th> International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090907-20090912
• [学会発表] Interplay between electrons and phonons searching for good thermoelectricity and high Tc superconductivity(Plenary) (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: 15^<th> International Conference on Intercalation Compounds
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20090510-20090515
• [学会発表] Physical Properties in Nano-Assembled Materials : Endohedral Atoms and Molecules in Confined Nanosnaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Tanigaki
  • 学会等名: International Symposium ISIM-2009(International Symposium on Interdisciplinary Science
  • 発表場所: International Conference Center, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20090309-20090310
• [備考]
  • URL: http://sspns.phys.tohoku.ac.jp/