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2020 年度 実績報告書

キャリアドープされたノーダルリング半金属におけるトポロジカル超伝導の発現

研究課題

研究課題/領域番号 19K21846
研究機関名古屋大学

研究代表者

岡本 佳比古  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90435636)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワード超伝導 / ノーダルリング半金属 / トポロジカル半金属
研究実績の概要

ノーダルリング半金属候補物質CaAgPの、様々な元素を置換した単結晶を合成し、これらの単結晶を用いた最低温度0.1 Kの電気抵抗測定を行った。その結果、Pdを置換した試料が、最高で1.5 Kにおいて超伝導転移によるゼロ電気抵抗を示すことを見出した。X線分析顕微鏡による化学分析により、本試料においてわずかだが確かにPdが含まれることを明らかにした。Pd置換した単結晶では、CaAgPの単結晶試料に共通に存在する正孔キャリアに加えて、非常に高い移動度をもつ電子キャリアが存在する。同様の振る舞いが、Pt置換やS置換試料においても現れた。今後、化学置換、常伝導相の電子物性、超伝導発現の関係性を明らかにしたい。また、接合を用いた実験など、何らかの表面敏感な実験を行うことにより、トポロジカル超伝導が実現しているかどうかも解明を目指す。
また、一次元性の強い結晶構造をもつ遷移金属テルル化物Nb2Pd3Te5および化学置換したTa2Pd3Te5がバルク超伝導体であることを発見した。Nb2Pd3Te5は新物質であり、Ta2Pd3Te5と同じ結晶構造をもつ。焼結体試料を用いた電気抵抗、磁化、比熱測定により、超伝導転移温度Tc = 3.3 Kのバルク超伝導を示すことが明らかになった。一方、Ta2Pd3Te5は無置換の場合には非金属的な電気伝導を示すが、TaサイトへのTiまたはW置換により、Tc = 2-4 Kの超伝導を示すことを電気抵抗率および磁化測定により明らかにした。両物質は同じ結晶構造をもち、等電子物質であるにも関わらず、対照的な電気伝導性を示したことは興味深い。今後、電子状態計算などを用いてその原因を明らかにしたい。また、Nb2Pd3Te5およびTa2Pd3Te5は、励起子絶縁体候補Ta2NiSe5と類似した結晶構造と電子状態をもつため、励起子の物理の観点からも注目される。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Real spin and pseudospin topologies in the noncentrosymmetric topological nodal-line semimetal CaAgAs2020

    • 著者名/発表者名
      Hirose Hishiro T.、Terashima Taichi、Wada Taichi、Matsushita Yoshitaka、Okamoto Yoshihiko、Takenaka Koshi、Uji Shinya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 245104(1-10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.245104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-mobility carriers induced by chemical doping in the candidate nodal-line semimetal CaAgP2020

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Yoshihiko、Saigusa Kazushige、Wada Taichi、Yamakawa Youichi、Yamakage Ai、Sasagawa Takao、Katayama Naoyuki、Takatsu Hiroshi、Kageyama Hiroshi、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 ページ: 115101(1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.102.115101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large thermoelectric power factor in whisker crystals of solid solutions of the one-dimensional tellurides Ta4SiTe4 and Nb4SiTe42020

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Yuma、Wada Taichi、Okamoto Yoshihiko、Abe Yasuhiro、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 ページ: 125505(1-4)

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abcc3d

    • 査読あり
  • [学会発表] 元素置換したノーダルライン半金属CaAgPに現れる高移動度キャリアと超伝導2021

    • 著者名/発表者名
      岡本佳比古、三枝一茂、篠田祐作、山影相、山川洋一、笹川崇男、片山尚幸、高津浩、陰山洋、竹中康司
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] High-Mobility Carriers and Superconductivity Induced by Chemical Doping in the Candidate Nodal-Line Semimetal CaAgP2020

    • 著者名/発表者名
      岡本佳比古
    • 学会等名
      新学術領域「量子液晶の物性科学」令和2年度領域研究会
  • [学会発表] 特徴的な結晶構造・電子構造に着目した遷移金属化合物の物質開拓2020

    • 著者名/発表者名
      岡本佳比古
    • 学会等名
      ISSPワークショップ「量子物質研究の最近の進展と今後の展望」

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公開日: 2021-12-27  

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