希土類金属間化合物人工超格子による重い電子系２次元超伝導の実現

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360010
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 寺嶋 孝仁 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (40252506)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 重い電子系 / 超伝導 / 希土類金属間化合物 / MBE / 2次元 / 人工超格子 / 空間反転対称性 / 上部臨界磁場

研究概要

分子線エピタキシー法により、重い電子系超伝導体であるCeCoIn5と非磁性金属YbCoIn5からなる超格子を作製し、２次元における重い電子の超伝導を実現することに成功した。この超格子においてはCeCoIn5が１層の場合についても超伝導転移が起こり、CeCoIn5が薄くなると従来にない強結合の電子対による超伝導が実現していることが明らかになった（CeCoIn5が3層の場合に、電子対の結合の強さを表す2Δ/Tcが10以上になる）。さらに界面において空間反転対称性が局所的に破れることにより、上部臨界磁場を支配する機構がバルクにおけるパウリ効果から軌道効果に変化することを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Controllable Rashba Spin-Orbit Interaction in Artificially Engineered Superlattices Involving Heavy Fermion Superconductor CeCoIn_5 (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Shimozawa, S.K.Goh, R.Endo, R.Kobayashi, T.Watashige, Y.Mizukami, H.Ikeda, H.Shishido, Y.Yanase, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 ページ: 156404-1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.156404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Conductivity of the Heavy-Fermion State in CeCoIn_5 (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Scheffler, T.Weig, M.Dressel, H.Shishido, Y.Mizukami, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 043712-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.043712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Upper Critical Field in CeCoIn_5/YbCoIn_5 Superlattices with a Rashba-Type Heavy Fermion Interface (2012)
  • 著者名/発表者名: S.K.Goh, Y.Mizukami, H.Shishido, D.Watanabe, S.Yasumoto, M.Shimozawa, M.Yamashita, T.Terashima, Y.Yanase, T.Shibauchi, A.I.Buzdin, and Y.Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 157006-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.157006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong suppression of superconductivity by divalent ytterbium Kondo holes in CeCoIn_5 (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Shimozawa, T.Watashige, S.Yasumoto, Y.Mizukami, M.Nakamura, H.Shishido, S.K.Goh, T.Terashima, T.Shibauchi, and Y.Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 144526-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.144526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely strong-coupling superconductivity in artificial two-dimensional Kondo lattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizukami, H.Shishido, T.Shibauchi, M.Shimozawa, S.Yasumoto, D.Watanabe, M.Yamashita, H.Ikeda, T.Terashima, H.Kontani, and Y.Matsuda
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 7 ページ: 849-853
  • DOI: 10.1038/nphys2112
  • 査読あり
• [学会発表] NMR による重い電子系超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 におけるCe 層、Yb層ごとの分離測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中隆義、下澤雅明、水上雄太、宍戸寛明、芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司、石田憲二
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn_5 薄膜を用いた低温物性測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸田琳太郎、遠藤僚太、下澤雅明、小林遼、吉川正基、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] 重い電子系超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5におけるNMR を用いた研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中隆義、下澤雅明、水上雄太、宍戸寛明、芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司、石田憲二
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 重い電子系ABAB'型人工超格子における空間反転対称性の超伝導への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 遠藤僚太、Swee K.Goh、下澤雅明、小林遼、西山卓也、渡邊大樹、池田浩章、笠原成、柳瀬陽一、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 重い電子の電界制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 綿重達哉、下澤雅明、安元智司、中村昌幸、池田浩章、笠原裕一、岩佐義宏、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] Alexander I. Buzdin、松田祐司、重い電子系二次元人工超格子CeCoIn_5(n)/YbCoIn_5(5)におけるFFLO 状態の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊大樹、Swee K.Goh,水上雄太、宍戸寛明、安元智司、山下穣、寺嶋孝仁、芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 空間反転対称性の破れを導入した人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5の作製と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明、Swee K.Goh、安元智司、渡邊大樹、綿重達哉、西山卓也、水上雄太、池田浩章、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Ce_<1-x>Yb_xCoIn5 エピタキシャル薄膜の輸送係数測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明、綿重達哉、安元智司、中村昌幸、水上雄太、宍戸寛明、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Ce_<1-x>YbxCoIn_5 のエピタキシャル薄膜の作製と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 綿重達哉、下澤雅明、安元智司、中村昌幸、水上雄太、宍戸寛明、寺嶋孝仁、芝内孝禎、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 希土類金属間化合物における超伝導超格子の作製と超伝導性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 の2 次元近藤格子における強結合超伝導 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水上雄太、安元智司、宍戸寛明、下澤雅明、山下穣、渡邊大樹、池田浩章、芝内孝禎、寺嶋孝仁、紺谷浩、松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 人工超格子CeCoIn_5/YbCoIn_5 の作製による2 次元重い電子超伝導の創出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安元智司、水上雄太、宍戸寛明、山下穣、千秋義紀、渡邊大樹、芝内孝禎、松田祐司、寺嶋孝仁
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [備考]
  • URL: http://www.ltm.kyoto-u.ac.jp/nanouji/