梯子型銅酸化物におけるストライプ型反強磁性秩序を起源とする新しい超伝導体の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03531
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 今井 良宗 東北大学, 理学研究科, 准教授 (30435599)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 銅酸化物超伝導体 / 鉄系超伝導体 / 高圧合成

研究成果の概要

本研究では，２本足梯子構造を持つ銅酸化物ACu2O3の電子物性に関する研究を行なった．高圧合成法を用いて，MgをLiで置換したMg1-xLixCu2O3を作製する手法を確立し，Liの固溶限界をx = 0.12からx = 0.60まで大幅に拡大することに成功した．Li置換によってホールをドープすると，電子比熱の有限な寄与が現れるにも関わらず，電気抵抗率の温度依存性は絶縁体的であるという特異な振る舞いが現れることを見出した．これは，原子サイトの化学的な乱れによるものであり，Cu2O3梯子面内に非磁性イオンが導入され，ドープされたホールキャリアが局在化することに起因するものであることを突き止めた．

自由記述の分野

低温物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄系梯子型超伝導体と全く同じストライプ型反強磁性秩序を示す屈曲した梯子面を有する銅酸化物に関する研究を行なった．その結果，試料作製技術に関して，高圧合成法を用いることによって，従来困難であった高いホール濃度を実現する手法を確立した．また，広いホール濃度にわたって系統的な物性測定を実施したことによって，屈曲した梯子面を有する銅酸化物の電子状態に関する知見を得た．特に，原子サイトの乱れによって，ドープしたホールキャリアが局在化しており，この物質の電子状態に大きな影響を与えていることを明らかにした．