軌道選択モット転移近傍の鉄系超伝導体におけるネマティック状態の研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13492
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 水上 雄太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80734095)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 軌道選択モット転移 / 量子相転移 / XYネマティック / 電子ネマティック状態 / 長時間緩和法 / 精密比熱測定 / ネマティック感受率 / 弾性抵抗

研究実績の概要

本研究では、過剰にホールドープされ軌道選択モット転移近傍に位置していると提案されている鉄系超伝導体において、新奇な電子ネマティック状態を明らかにすることを目的とする。鉄系超伝導体においては超伝導相に隣接して反強磁性相と、電子ネマティック相が存在することが知られている。一方、過剰ホールドープされた鉄系超伝導体RbFe2As2、CsFe2As2においては、従来のFe-Fe方向ではなく、Fe-As方向へのネマティック不安定性が生ずることを示す結果が得られている。特に本研究で行った弾性抵抗を用いたネマティック感受率測定においては、Fe-As方向へのネマティック感受率が大きく増大する結果が得られ、新奇なネマティック状態の存在を示唆する。一方、このネマティック状態のホールドープ量に対する変化を調べるためにBa置換系(Ba,Rb)Fe2As2に対するネマティック感受率測定を行った。その結果、BaFe2As2におけるFe-Fe方向のネマティック揺らぎがRbFe2As2におけるFe-As方向のネマティック揺らぎに変化していく中間領域では両方のネマティック揺らぎが同時に発達するということが明らかとなった。これは磁性体とのアナロジーから、XYネマティック状態の存在を示唆していると考えられ、鉄系超伝導体において新奇なネマティック状態を提案するに至った。
更に、RbFe2As2におけるFe-As方向へのネマティック状態の熱力学的証拠を得るために、RbFe2As2の微小単結晶において、長時間緩和法を用いた磁場角度回転比熱測定を行った。その結果、超伝導転移における比熱の跳びの大きさが、磁場角度方向に対して結晶の４回回転対称よりも低い２回振動を示すことが分かった。これは、上部臨界磁場が２回回転対称になっていることを示しており、通常状態の電子状態が２回回転対称になっていることを示唆する。

研究成果

• [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Karlsruhe Institute of Technology
• [国際共同研究] University of Minnesota/University of Colorado/University of Minnesota(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Minnesota/University of Colorado/University of Minnesota
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Ecole Polytechnique(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Ecole Polytechnique
• [国際共同研究] The Chinese University of Hong Kong(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: The Chinese University of Hong Kong
• [国際共同研究] KAIST(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: KAIST
• [雑誌論文] Effect of quenched disorder on the quantum spin liquid state of the triangular-lattice antiferromagnet 1T?TaS2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Murayama H.、Sato Y.、Taniguchi T.、Kurihara R.、Xing X. Z.、Huang W.、Kasahara S.、Kasahara Y.、Kimchi I.、Yoshida M.、Iwasa Y.、Mizukami Y.、Shibauchi T.、Konczykowski M.、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 2 ページ: 013099
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013099
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Novel electronic nematicity in heavily hole-doped iron pnictide superconductors (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishida Kousuke、Tsujii Masaya、Hosoi Suguru、Mizukami Yuta、Ishida Shigeyuki、Iyo Akira、Eisaki Hiroshi、Wolf Thomas、Grube Kai、v. L?hneysen Hilbert、Fernandes Rafael M.、Shibauchi Takasada
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 ページ: 6424～6429
  • DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1909172117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 77Se-NMR Study under Pressure on 12%-S Doped FeSe (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama Takanori、Matsuura Kohei、Mizukami Yuta、Kasahara Shigeru、Matsuda Yuji、Shibauchi Takasada、Uwatoko Yoshiya、Fujiwara Naoki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 ページ: 033703～033703
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.033703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional thermal metallic state of charge-neutral fermions in an insulator (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Y.、Xiang Z.、Kasahara Y.、Taniguchi T.、Kasahara S.、Chen L.、Asaba T.、Tinsman C.、Murayama H.、Tanaka O.、Mizukami Y.、Shibauchi T.、Iga F.、Singleton J.、Li Lu、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 15 ページ: 954～959
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-019-0552-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diagonal nematicity in the pseudogap phase of HgBa2CuO4+δ (2019)
  • 著者名/発表者名: Murayama H.、Sato Y.、Kurihara R.、Kasahara S.、Mizukami Y.、Kasahara Y.、Uchiyama H.、Yamamoto A.、Moon E.-G.、Cai J.、Freyermuth J.、Greven M.、Shibauchi T.、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 3282
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-11200-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Universal relationship between low-energy antiferromagnetic fluctuations and superconductivity in BaFe2(As1-xPx)2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Shunsaku、Kawamura Takeshi、Ishida Kenji、Mizukami Yuta、Kasahara Shigeru、Shibauchi Takasada、Terashima Takahito、Matsuda Yuji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 ページ: 060503
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.060503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring magnetic field texture in correlated electron systems under extreme conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Yip King Yau、Ho Kin On、Yu King Yiu、Chen Yang、Zhang Wei、Kasahara S.、Mizukami Y.、Shibauchi T.、Matsuda Y.、Goh Swee K.、Yang Sen
  • 雑誌名: Science 巻: 366 ページ: 1355～1359
  • DOI: 10.1126/science.aaw4278
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの電子相図の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 向笠清隆, 松浦康平, 杉村優一, 大谷椋, Mingwei Qiu, 斎藤三樹彦, 石田浩祐, 大西由吾, 水上雄太, 橋本顕一郎, 熊井玲児, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] FeSe1-xTex(x=0.30)の常圧での核磁気共鳴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Fe(Se,Te)における電子ネマティック秩序 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石田浩祐, 大西由吾, 辻井優哉, 向笠清隆, 杉村優一, Mingwei Qiu, 松浦康平, 斎藤三樹彦, 水上雄太, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における磁場中比熱の異方性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 原澤龍平, 田中桜平, 水上雄太, 栗田伸之, 田中秀数, Eun-Gook Moon, 笠原裕一, 松田祐司, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] A novel nematic state in heavily hole-doped iron-pnictides (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukami
  • 学会等名: Superstripes 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 弾性抵抗測定によるネマティック超伝導物質SrxBi2Se3の異方的ゆらぎの評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小江悠達, 細井優, 井澤公一, 石田浩祐, 辻井優哉, 水上雄太, 竹田駿, 笹川崇男, M. Hecker, J. Schmalian, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの温度・圧力・化学置換の三次元電子相図 (2019)
  • 著者名/発表者名: 向笠清隆, 松浦康平, 杉村優一, 大谷椋, Mingwei Qiu, 水上雄太, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] FeSe1-xSx (x = 0.12)の反強磁性相における高圧下77Se-NMR測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] FeSe1-xSx(x=0.05,0.12,0.23)の常圧での核磁気共鳴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [備考] 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 物質系専攻 凝縮系量子相物理学 研究室
  • URL: http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 個人HP
  • URL: https://sites.google.com/view/yutamizukamipage/home?authuser=0