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2011 年度 実績報告書

高温超伝導体の超伝導ギャップ構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20244060
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

花栗 哲郎  独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 専任研究員 (40251326)

研究分担者 幸坂 祐生  独立行政法人理化学研究所, 無機電子複雑系研究チーム, 基幹研究所研究員 (80455344)
キーワードSTM / 高温超伝導 / 超伝導ギャップ / 不純物効果 / 渦糸 / 擬ギャップ
研究概要

鉄系高超伝導体LiFeAs及び、銅酸化物高温超伝導体(Ca,Na)_2CuO_2Cl_2の電子状態をSTM/STSを用いて調べた。
LiFeAsでは、超伝導ギャップの位相構造に関して情報を得るため、単一非磁性不純物が超伝導に与える影響を調べた。超伝導ギャップの位相がFermi面上で変化しない場合、非磁性不純物はその周辺の超伝導ギャップに影響を与えず、転移温度もほとんど変化しない。一方、ギャップに位相反転がある場合、非磁性不純物近傍に超伝導ギャップ内に不純物束縛状態が形成される。Snフラックス法で作製され、微量のSnを含むLiFeAs単結晶に対してSTM/STSを行ったところ、Snと思われる欠陥近傍でギャップ内束縛状態を観測した。Snはどのような形で置換されても非磁性であると考えられるので、この結果は、LiFeAsの超伝導ギャップには位相反転が存在することを示唆する。また、磁場を印加して、渦糸の構造も調べた。広い磁場範囲で通常期待される渦糸の三角格子は観測されず、渦糸格子の小さな剪断弾性定数を反映して乱れた構造をとることがわかった。渦糸中心でトンネル分光を位行ったところ。高々1meV程度の幅しか持たない非常にシャープな準粒子束縛状態ピークをFermi準位直下に観測した。通常の超伝導体では、渦糸芯の束縛状態はちょうどFermi面に表れるので、この結果は大変異常である。渦糸内の準粒子束縛状態が離散的になる量子極限の渦糸が実現している可能性が高い。
(Ca,Na)_2CuO_2Cl_2では、キャリヤ数が少なく超伝導を示さない試料の電子状態分布を詳細に調べた。このドープ領域を特徴づけるいわゆる擬ギャップは、結晶の持つ4回対称性を局所的に破る2回対称のナノスケール構造で特徴づけられる。このようなナノスケール構造がキャリヤドープとともに増え、バルクの超伝導が現れるドープ量で互いに接続する結果を得た。このことは、擬ギャップの存在が超伝導の発現を阻害するものではなくむしろ有益であるであることを示唆している。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (14件)

  • [学会発表] STM/STS studies of iron-based superconductors2012

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      Workshop : Superconductivity in iron-based compounds
    • 発表場所
      Munich, Germany(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-23
  • [学会発表] Non-magnetic impurity effects in LiFeAs studied by STM/STS2012

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2012
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2012-03-01
  • [学会発表] Visualizing the Emergence of the Pseudogap State and Its Transition to Superconductivity in a Lightly Hole-Doped Mott Insulator2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Kohsaka
    • 学会等名
      UK-Japan Meeting 2012
    • 発表場所
      (東京大学)東京都文京区(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-10
  • [学会発表] 分光イメージングSTMを用いた電子状態の研究2011

    • 著者名/発表者名
      花栗哲郎
    • 学会等名
      第二回表面科学若手研究会
    • 発表場所
      (理化学研究所)和光市(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-20
  • [学会発表] STMから見た擬ギャップ状態2011

    • 著者名/発表者名
      幸坂祐生
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      (富山大学)富山市(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] LiFeAsの渦糸芯状態と超伝導ギャップ2011

    • 著者名/発表者名
      花栗哲郎
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      (富山大学)富山市
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] STM/STSを用いた銅酸化物高温超伝導体の電子自己組織化と準粒子状態に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      幸坂祐生
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      (富山大学)富山市(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Spectroscopic-Imaging STM Studies of Superconducting Gap in Unconventional Superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Beijing, China(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-16
  • [学会発表] STM/STS Studies of Defects and Vortices in LiFeAs2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      The International Conference on Novel Superconductivity
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-16
  • [学会発表] STM/STS Studies of Defects and Vortices in LiFeAs2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      Search for new physics in transition metal compounds by spectroscopies
    • 発表場所
      (東北大学)仙台市(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-29
  • [学会発表] STM/STS studies on iron-based superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      The 4th workshop for Emergent Materials Research
    • 発表場所
      Pohang, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-12
  • [学会発表] STM/STSで見た鉄系超伝導体の超伝導ギャップ2011

    • 著者名/発表者名
      花栗哲郎
    • 学会等名
      基研研究会「鉄系高温超伝導の物理」
    • 発表場所
      (京都大学)京都市(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-17
  • [学会発表] STM/STS studies of the superconducting gap in iron-based superconductors2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Superconductivity
    • 発表場所
      Waterville Valley, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [学会発表] Superconducting gaps of iron-based superconductors investigated by STM/STS2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hanaguri
    • 学会等名
      KIAS workshop on "Frontiers in Condensed Matter Physics"
    • 発表場所
      Seoul, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-10

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公開日: 2013-06-26  

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