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本研究は、これまで行われてこなかった層状窒化物超伝導体の単結晶試料を用いた研究を行うことで、その超伝導発現機構を明らかとすることを目的とする。当該年度においてはZrNClのバルク物性測定、具体的には比熱・磁化率をプローブとして、ともに超伝導発現機構と密接に関係する超伝導ギャップ構造および常伝導状態のキャリア密度依存性の詳細な研究を行った。その結果、超伝導転移温度・ペアリングの強さ・磁気ゆらぎが協力的に連動してキャリア数の減少と共に増大することが明らかとなり、超伝導と磁気ゆらぎに強い相関が見出された。電子ドープされたバンド絶縁体における超伝導では通常予期されない、磁気ゆらぎ機構による超伝導発現機構が示唆され、少数キャリア系においても強相関電子系と同様に電子相関の重要性が指摘される。
本年度は極めて嫌気性であるがために、ZrNClに比べて研究が進んでこなかったHfNCl超伝導体の比熱による研究も行うことで、これまで明らかになっていなかったZr系と10K以上異なる転移温度の原因を突き止めることができるなど、理解が大きく進展した。これに際し、大気暴露を防ぎかつ汎用測定装置(PPMS)に使用できる比熱セルを開発することで従来の困難さを克服し、極めて嫌気性な物質でも比熱測定を可能としたことが研究の進展に大きく貢献した。HfNCl超伝導体のみならず、アルカリドープフラーレンCs3C60の比熱測定に初めて成功しており、今後、類似物質についても大きな展開をもたらすものである。
一方で、母物質においては、多結晶・単結晶放射光X線回折からは電荷秩序や構造相転移は低温まで観測されなかった。
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