コバルト酸化物の超伝導相を分断する非超伝導相の起源

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20540354
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小林 義明 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (60262846)
• 研究分担者: 佐藤 正俊 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 名誉教授 (40092225)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 超伝導 / 水和コバルト酸化物 / 核磁気緩和率 / ナイトシフト / 電子比熱係数 / 磁気励起 / 鉄砒素系超伝導体

研究概要

層状コバルト酸化物の超伝導はc軸長や、コバルトサイトの核電気四重極共鳴周波数v_Qをパラメーターとした相図上に現れ、特定のv_Q(c軸長)の狭い領域に存在する非超伝導相により、その超伝導相は2つに分断される。測定した様々な物理量全ての振舞いは、この非超伝導相が磁気秩序相でなく電荷不均一相であることで矛盾なく説明できる。c軸長(v_Q値)が増大するにつれて、超伝導相、非超伝導相、超伝導相が次々を現れる様を、これまで観測されているa_<1g>バンド以外に、e_g'バンドもフェルミ面を構成するとして、説明しようという理論が提出されたが、フェルミ面の変化に敏感である電子比熱、NMRナイトシフトや中性子散乱実験の結果から、これが起こっていないことがわかった。この系の超伝導は電子フォノン相互作用を主たる機構した電子対形成で理解できること、電荷不均一相への転移でフェルミエネルギーレベルの状態密度が減少し、これにより超伝導が強く抑制されることが明瞭となった。
さらにこの系との比較研究としてCo以外の遷移金属をベースとした超伝導体である、鉄とヒ素化合物の研究を行った。これはコバルト酸化物と比べ、T_cが1桁高く、様々な物理量の相違点からコバルト酸化物の超伝導の特徴がより明瞭となると考えられる。鉄系でのT_cへの不純物効果は、コバルト酸化物と同様に、とても弱く、どちらも磁気ゆらぎによる超伝導形成とは考えづらい。よって、鉄ヒ素系がコバルト酸化物の超伝導と比較すべき格好の系であることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic Ordering in V-Layers of the Superconducting System of Sr_2VFeAsO_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Tatematsu, E.Satomi, Y.Kobayashi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79 No.12 ページ: 123712-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Transition Temperatures and Transport Properties of LaFe_<1-y>Ru_yAsO_<0.89>F_<0.11> and LaFeAsO_<0.89-x>F_<0.11+x> (2010)
  • 著者名/発表者名: E.Satomi, S.C.Lee, Y.Kobayashi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79 No.9 ページ: 094702-(1-6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<75>As-NMR Studies of LaFeAsO_<1-x>F_x for Various x Values (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, E.Satomi, S.C.Lee, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79 No.9 ページ: 093709-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Effects of Impurity Doping and NMR Measurements of La 1111 and/or Nd 1111 Fe-Pnictide Superconductors (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, E.Satomi, Y.Miura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79 No.1 ページ: 014710-(1-10)
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the non-superconducting state in the phase diagram of Na_xCoO_2・yH_2O (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, T.Moyoshi
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Vol.470, Suppl.1(有) ページ: S752-S754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on the superconducting state of Na_xCoO_2・yH_2O-Overview (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, T.Moyoshi
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Vol.470, Suppl.1 ページ: S673-S677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting transition temperature and the thickness of CoO_2 planes of Na_xCoO_2・yH_2O (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, Y.Kobayashi, Y.Yasui, M.Sato, K.Kakurai
  • 雑誌名: Solid State Sciences Vol.12, Issue 5 ページ: 656-659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Superconducting LaFe_<1-y>Co_yAsO_<1-x>F_x (x=0.11)-For the Understanding of the Superconducting Symmetry of Fe-Pnictides- (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, A.Kawabata, S.C.Lee, T.Moyoshi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.78 No.7 ページ: 073704-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isotope Effect on Superconducting Transition Temperature of Na_xCoO_2・yH_2O (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yokoi, Y.Kobayashi, M.Sato, S.Sugai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.77 No.9 ページ: 094713-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR Studies of Successive Phase Transitions in Na_<0.5>CoO_2 and K_<0.5>CoO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yokoi, Y.Kobayashi, T.Moyoshi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.77 No.7 ページ: 074704-(1-8)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Excitations of Na_xCoO_2・yD_2O-Neutron Scattering- (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, Y.Yasui, Y.Kobayashi, M.Sato, K.Kakurai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.77 No.7 ページ: 073709-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-NMR Knight Shift of Na_xCoO_2・yH_2O Studied in Both Superconducting Regions of the T_c-ν_<Q3> Phase Diagram Divided by the Nonsuperconducting Phase (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, T.Moyoshi, M.Yokoi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.77 No.6 ページ: 063703-(1-4)
  • 査読あり
• [学会発表] ^<75>As-NMR studies on the superconducting state of LaFeAsO_<1-x>F_x (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, E.Satomi, M.Itoh, M.Sato
  • 学会等名: International Workshop on Novel Superconductors and Super Materials 2011 (March 6-8, 2011)
  • 発表場所: National Museum of Emerging Science and Innovation (Miraikan), Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2011-03-07
• [学会発表] On the superconducting symmetry of Fe pnictides-Impurity effects and results of other measurements- (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, E.Satomi, S.C.Lee, T.Kawamura, M.Itoh, S.Tatematsu, Y.Yasui, I.Terasaki, K.Kakurai
  • 学会等名: International Workshop on Novel Superconductors and Super Materials 2011 (March 6-8, 2011)
  • 発表場所: National Museum of Emerging Science and Innovation (Miraikan), Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2011-03-06
• [学会発表] On the Magnetic Excitation Spectra of Ba(Fe_<0.9>Co_<0.1>)_2As_2 in the Superconducting State (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, T.Kawamata, Y.Yasui, Y.Kobayashi, T.Moyoshi, K.Motoya, K.Kakurai
  • 学会等名: The International Workshop on Neutron Applications on Strongly Correlated Electron Systems 2011(February 23-25, 2011)
  • 発表場所: Quantum Beam Research Center (IQBRC), Tokai, Ibaraki, Japan.
  • 年月日: 2011-02-23
• [学会発表] Transport and NMR studies on LaFe_<1-y>MnyAsO_<1-x>F_x and NdFe_<1-y>MnyAsO_<1-x>F_x (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, H.Takahashi, S.C.Lee, T.Moyoshi, M.Sato
  • 学会等名: International Workshop on the Search for New Superconductors-Frontier and Future-(May 13-15, 2009)
  • 発表場所: Shonan Village Center, Hayama-cho, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 20090512-20090516
• [学会発表] Distinct Physical Behaviors of LaFe_<1-y>Co_yAsO_<0.89>F_<0.11> between the Superconducting and Nonsuperconducting Metallic Regions of y Divided by y ～0.05 (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (September 7-12, 2009)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] NMR Studies on the Superconducting Symmetry of Iron Pnictide Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi, M.Sato
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (September 7-12, 2009)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Magnetic Excitations of Superconducting LaFeAsO_<0.89>F_<0.11> (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, S.C.Lee, S.Tatematsu, Y.Yasui, Y.Kobayashi, M.Sato, K.Kakurai
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity (September 7-12, 2009)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] On the Superconducting State of Na_xCoO_2.yH_2O (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, T.Moyoshi
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Supercondcutivity (Sep. 7-12, 2009)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Studies on the Superconducting State of Na_xCoO_2.yH_2O-Overview- (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato
  • 学会等名: 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Supercondcutivity (Sep. 7-12, 2009)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Various Kinds of Studies on the Superconducting Symmetry of Fe-As Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, T.Moyoshi, S.C.Lee, S.Takahashi, Y.Yasui, Y.Kobayashi, K.Kakurai
  • 学会等名: International Workshop, Physics on Transition Metal Based Superocnductors (ICC-IMR Workshop, June 24-26, 2009)
  • 発表場所: IMR, Tohoku University, Sendai Japan.
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] Studies on the Superconducting Symmetry of LaFe_<1-y>Co_yAsO_<1-x>F_x by transport, NMR and Neutron Measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C. Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi, Y.Yasui, S.Tatematsu
  • 学会等名: International Workshop on the Search for New Superconductors-Frontier and Future-(May 12-16, 2009)
  • 発表場所: Shonan Village Center, Hayama-cho, Kanagawa, Japan.
  • 年月日: 2009-05-12
• [学会発表] Neutron scattering studies of Na_xCoO_2.yD_2O (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, Y.Yasui, Y.Kobayashi, M.Sato, K.Kakurai
  • 学会等名: The International symposium on Anomalous Quantum Materials 2008 and the 7th Asia-Paciffic Workshop (Nov. 7-10, 2008)
  • 発表場所: Yasuda Auditorium, Univ.of Univ.of Tokyo, Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2008-11-08
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://i-ken.phys.nagoya-u.ac.jp/index-japanese.html