| 研究課題/領域番号 |
24340079
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
黒木 和彦 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10242091)
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| 研究分担者 |
永井 佑紀 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (20587026)
町田 昌彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (60360434)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 超伝導 / フェルミ面 / バンド構造 / 電子相関 / 不純物効果 |
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| 研究実績の概要 |
水素ドープ型鉄系超伝導体LnFeAs(O,H)において、電子ドープによりフェルミ面ネスティングが悪くなるにもかかわらず、超伝導転移温度が再上昇する起源を理論的に解き明かし、Phyical Review Letters誌に発表、米国物理学会にて招待講演を行なった。さらに、FeSeの圧力下におけるバンド計算を実行して有効模型を構築した結果、圧力印可時においても、水素ドープ系の電子ドープ時と同様に、dxy軌道内の最隣接ホッピングが抑制されて超伝導に有利になることがわかった。FeSeが圧力下においてTcが上がることと関係があると考えている。
一方、ヒ素・リン混晶系LaFe(As,P)(O,F)においても、リンの比を増加させると転移温度が減少後、再上昇することが近年発見されているが、この場合には、リンの増加に伴ってdxy軌道起源のホールフェルミ面が消失する一方で、残ったdxz/yz軌道起源のホールフェルミ面と電子面の間のネスティングがよくなることで、再度、スピン揺らぎと超伝導が増強されることがわかった。
近年見つかった新しい鉄系超伝導体CaFeAs2はSbドープによってより高いTcを持つ。今年度、SbドープしたCaFeAs2の第一原理計算を行い、Sb置換サイトの特定と結晶構造の変化を調べた。また、不純物効果と多軌道性との関係を調べるため、空間反転超伝導体、二次元トポロジカル超伝導体、スピン軌道相互作用の強い多軌道超伝導体CuxBi2Se3、の三種類の超伝導体の不純物効果を詳細に調べた。その結果、波数空間上での軌道のキャラクターの変化が不純物効果に強い影響を与えることを明らかにし、特に、特定の状況下では非従来型超伝導体にも関わらず不純物に強い事がわかった。これらの結果は、多軌道非従来型超伝導体においては、フェルミ面の形状よりも多軌道性そのものが不純物効果には重要であることを示唆している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成26年度の交付申請書において、鉄系超伝導体における最隣接サイト間ホッピングの抑制メカニズムの解明、圧力下における次隣接サイト間ホッピングの効果、CaFeAs2の電子状態計算、鉄系超伝導体以外のトポロジカル超伝導体のスピン構造と超伝導の関係を調べることを掲げた。これらは平成26年度のうちに達成することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
スピン揺らぎを媒介とする高温超伝導体の設計方針について、本研究課題において大枠を作ることができたことは重要な成果であったと考えている。ただし、具体的な新規物質合成につなげるための細部にわたる理論構築はまだ不十分である。これに関して、平成２７年度において、さらに研究を進めたいと考えている。
これまでの本研究課題の成果はすべて論文にまとめることができており、平成２７年度中に１編が掲載されることが決定しているほか、もう１編が現在投稿中である。黒木は５月にトルコで開催される国際会議「MSM15」に招待されているので、そこで、本研究課題で得られた研究成果について、まとめて講演をする予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度中に行った招待講演のうち、いくつかについて予想以上に主催者側からの旅費援助があった。また、平成26年度までに得られた研究成果を発表することができる国際会議が平成27年度にトルコで開催され、その招待講演依頼が来たので、次年度に繰り越して旅費として使用することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成26年度までに得られた研究成果を発表することができる国際会議が平成27年度にトルコで開催され、その招待講演依頼が来たので、その旅費として使用する。
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