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2019 年度 実施状況報告書

鉄カルコゲナイド超伝導体薄膜における新奇超伝導現象の探索

研究課題

研究課題/領域番号 19K14651
研究機関東京大学

研究代表者

鍋島 冬樹  東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (30782776)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード鉄カルコゲナイド超伝導 / 薄膜 / 磁場侵入長 / マイクロ波伝導度
研究実績の概要

鉄カルコゲナイドFe(Se,Te),Fe(Se,S)の超伝導特性を明らかにするために,本年度はマイクロ波の手法を用いて,Fe(Se,Te)薄膜の高周波伝導度・磁場侵入長を測定した測定を行った.まず,薄膜をコプレーナ型の伝送線共振器に加工し,低温での共振特性を測定することで超伝導体薄膜試料の磁場侵入長測定を行った.この手法は,磁場侵入長の絶対値が得られるという利点がある.当初はサンドブラストによる試料加工を行っていたが,測定精度は共振器の加工精度に敏感であることがわかり,試行錯誤の結果,金属マスクを用いてArイオンミリングすることで,十分な加工精度が得られることがわかった.Te50%置換した薄膜は,バルク試料と同程度の侵入長を示し,また,Te量を20%程度まで減らしても大きく磁場侵入長は変化しないことがわかった.今後は構造相転移を示すTe量が0%-10%の試料の測定を行い,電子ネマティック秩序の超伝導に対する役割を明らかにする予定である.これと同時に,マイクロ波伝導度測定装置の開発も行った.薄膜試料の場合,侵入長が温度変化することによる電磁場分布の変化が結果に大きく影響してしまうことがわかった.現在,超伝導転移温度より十分低温の領域でのマイクロ波伝導度の評価に成功しており,構造相転移を示すTe10%置換試料とそれ以上の置換量の試料で散乱時間の温度変化が大きく異なるという結果が得られている.これが何を意味するのかを今後明らかにしたい.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

物品の納品遅れや低温装置の動作不良の影響でポイントコンタクト分光の装置開発がほとんど進まなかったため.そのかわり薄膜試料用のマイクロ波伝導度測定装置や磁場侵入長測定装置の作製は予定よりも早く完了し,いくつかの試料で測定を終えることができた.

今後の研究の推進方策

基本的には当初の計画通り,ポイントコンタクト分光測定装置の開発を急ぎ,超伝導ギャップ等の組成依存性の評価を行うとともに,本年度作製した測定装置を用いて,マイクロ波伝導度および磁場侵入長の組成依存性を詳しく調べ,鉄カルコゲナイドの超伝導転移温度を決定する因子を明らかにし,さらにこの物質の新奇性・特異性を明らかにしたい.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Correlation between superconducting transition temperatures and carrier densities in Te- and S-substituted FeSe thin films2020

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Nabeshima, Tomoya Ishikawa, Naoki Shikama, and Atsutaka Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 184517/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.184517

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transport properties of FeSe1-xSx and FeSe1-yTey epitaxial thin films under magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      N. Shikama, T. Ishikawa, F. Nabeshima, A. Maeda
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1293 ページ: 012015/1-5

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1293/1/012015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 電子ドープFeSe/LaAlO3薄膜における超伝導特性のゲート電圧依存性2020

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] コプレーナ線路共振器を用いたFe(Se,Te)薄膜の磁場侵入長測定2020

    • 著者名/発表者名
      中村奏太, 黒川穂高, 崎下雄稀, 色摩直樹, 鍋島冬樹, 孫悦, 北野晴久, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] FeSe1-xSx薄膜におけるスピン相関の発達2020

    • 著者名/発表者名
      足立匡, 河合優茉, 色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, A. Suter, パクサンウン, 小宮世紀, 一瀬中, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] Comparison between Te- and S-Substitution Effects on Superconductivity in FeSe Thin Films2019

    • 著者名/発表者名
      Fuyuki Nabeshima
    • 学会等名
      Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparison of Te and S substitution in FeSe thin films2019

    • 著者名/発表者名
      F. Nabeshima, T. Ishikawa, N. Shikama, S. Nakamura, H. Kurokawa and A. Maeda
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄カルコゲナイド超伝導薄膜の超伝導特性とその組成依存性2019

    • 著者名/発表者名
      鍋島冬樹
    • 学会等名
      高温超伝導フォーラム 第7回会合
  • [学会発表] 超伝導体共振器を用いたFeSe1-xTex薄膜の磁場侵入長組成依存性2019

    • 著者名/発表者名
      中村奏太, 黒川穂高, 中島直哉, 石川智也, 色摩直樹, 小川亮, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
  • [学会発表] 誘電体共振器による鉄カルコゲナイド薄膜の複素伝導度評価2019

    • 著者名/発表者名
      黒川穂高, 中島直哉, 色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
  • [学会発表] 同族元素置換したFeSeの電気二重層トランジスタ2019

    • 著者名/発表者名
      色摩直樹, 崎下雄稀, 鍋島冬樹, 前田京剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会

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公開日: 2021-01-27  

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