中性子散乱による鉄系超伝導体のスピン揺動の研究

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24340090
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 李 哲虎 独立行政法人産業技術総合研究所, 省エネルギー研究部門, 研究グループ付 (80358358)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 鉄系超伝導体 / 中性子非弾性散乱 / スピン揺動 / レゾナンスモード

研究実績の概要

本年度は中性子非弾性散乱実験に用いるオーバードープ領域のBa1-xKxFe2As2単結晶、及びアンダードープのBa(Fe,Co)2As2の単結晶作製を行った。これら作製した単結晶を各組成毎にアセンブルし、実験に用いた。
Ba1-xKxFe2As2のスピン揺動の測定では、超伝導ギャップ以下で観測されるレゾナンスピークがx=0.84以上で消失することを見いだした。一方、超伝導ギャップよりも高エネルギー側の磁気散乱強度は超伝導転移温度以下で増加した。この磁気散乱強度の増加はスピンエキシトンを起源とするスピンレゾナンスでは説明できない。状態密度のリノーマリゼーションか、或は軌道揺らぎを起源とするピークである可能性が考えられ、オーバードープ領域で超伝導の対称性が変化した可能性がある。磁気相関がドープとともに弱まり、磁気揺らぎの超伝導クーパー対形成への寄与がオーバードープ領域で小さくなったものと思われる。偏極中性子非弾性散乱実験ではBa(Fe,Co)2As2のアンダードープ領域を調べた。オプティマムドープ領域で観測されたスピン空間異方性はアンダードープでも観測されたが、Coオプティマムドープの試料よりも不明瞭であった。超伝導ギャップエネルギーが小さく、スピン空間異方性による差が得られにくいためだと思われる。
以上の結果は、超伝導の発現に果たす磁性の役割はアンダードープ及びオプティマムドープ領域では大きく、オーバードープ領域では小さいことを示唆している。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Identifying the 'fingerprint' of antiferromagnetic spin fluctuations in iron pnictide superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: M. P. Allan, Kyungmin Lee, A. W. Rost, M. H. Fischer, F. Massee, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, T-M. Chuang, J. C. Davis, and Eun-Ah Kim
  • 雑誌名: Nature Phys. 巻: 11 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1038/nphys3187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two distinct superconducting states in KFe2As2 under high pressure (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Terashima, K. Kihou, K. Sugii, N. Kikugawa, T. Matsumoto, S. Ishida, C. H. Lee A. Iyo, H. Eisaki, and S. Uji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 ページ: 134520-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.134520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity at 4.4 K in Ba2Bi3 (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Iyo, Y. Yanagi, S. Ishida, K. Oka, Y. Yoshida, K. Kihou, C. H. Lee, H. Kito, N. Takeshita, I. Hase, T. Yanagisawa, T. Kinjo, T. Nishio, and H. Eisaki
  • 雑誌名: Supercond. Sci. Technol. 巻: 27 ページ: 072001-1-5
  • DOI: 10.1088/0953-2048/27/7/072001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electronic structure of BaNi2P2 observed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ideta, T. Yoshida, M. Nakajima, W. Malaeb, H. Kito, H. Eisaki, A. Iyo, Y. Tomioka, T. Ito, K. Kihou, C. H. Lee, Y. Kotani, K. Ono, S. K. Mo, Z. Hussain, Z.-X. Shen, H. Harima, S. Uchida, and A. Fujimori
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 ページ: 195138-1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.195138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal-state charge dynamics in doped BaFe2As2: Roles of doping and necessary ingredients for superconductivity (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakajima, S. Ishida, T. Tanaka, K. Kihou, Y. Tomioka, T. Saito, C. H. Lee, H. Fukazawa, Y. Kohori, T. Kakeshita, A. Iyo, T. Ito, H. Eisaki, and S. Uchida
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 ページ: 5873-1-6
  • DOI: 10.1038/srep05873
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strong electronic correlations in iron pnictides: Comparison of the optical spectra for BaFe2As2-related compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakajima, S. Ishida, T. Tanaka, K. Kihou, Y. Tomioka, T.Saito, C. H. Lee, H. Fukazawa, Y. Kohori, T. Kakeshita, A. Iyo, T. Ito, H. Eisaki, and S. Uchida
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 ページ: 104703-1-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.104703
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropy of incommensurate magnetic excitations in slightly overdoped Ba0.5K0.5Fe2As2 probed by polarized inelastic neutron scattering experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Qureshi, C. H. Lee, K. Kihou, K. Schmalzl, P. Steffens, and M. Braden
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 100502(R)-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.100502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vortex lattice structure in BaFe2(As0.67P0.33)2 by the small-angle neutron scattering technique (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Morisaki-Ishii, H. Kawano-Furukawa, A. S. Cameron, L. Lemberger, E. Blackburn, A. T. Holmes, E. M. Forgan, L. M. DeBeer-Schmitt, K. Littrell, M. Nakajima, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, S. Uchida, J. S. White, C. D. Dewhurst, J. L. Gavilano, and M. Zolliker
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 125116-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.125116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic magnetic form factor in a detwinned single crystal of BaFe2As2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kodama, M. Ishikado, S. Wakimoto, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, and S. Shamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 144510-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.144510
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence of a universal relation between electron-mode coupling and Tc in Ba1－xKxFe2As2 superconductor from laser angle-resolved photoemission spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Malaeb, T. Shimojima, Y. Ishida, T. Kondo, K. Okazaki, Y. Ota, K. Ohgushi, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, S. Ishida, M. Nakajima, S. Uchida, H. Fukazawa, T. Saito, Y. Kohori, and S. Shin
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 195124-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.195124
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropy of the superconducting gap in the iron-based superconductor BaFe2(As1-xPx)2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Yoshida,S.Ideta,T.Shimojima,W.Malaeb,K.Shinada,H.Suzuki,I.Nishi,A.Fujimori,K.Ishizaka,S.Shin,Y.Nakashima,H.Anzai,M.Arita,A.Ino,H.Namatame,M.Taniguchi,H.Kumigashira,K.Ono,S.Kasahara,T.Shibauchi,T.Terashima,Y.Matsuda,M.Nakajima,S.Uchida,Y.Tomioka,T.Ito,K.Kihou,C.H.Lee,A.Iyo,H.Eisaki,他５名
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 ページ: 7292-1-6
  • DOI: 10.1038/srep07292
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 鉄系超伝導体の非弾性散乱 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、堀金和正、木方 邦宏、藤田慧、J. Park、Florian Waßer、N. Qureshi、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • 学会等名: Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第13回「強相関電子系の物理」
  • 発表場所: 茨城県、東海村
  • 年月日: 2014-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子散乱による鉄系超伝導体の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、堀金和正、木方 邦宏、藤田慧、N. Qureshi、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • 学会等名: 第14回琉球物性研究会
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] Anisotropic resonance peaks in iron-based superconductors studied by neutron scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: ブエノスアイレス（アルゼンチン）
  • 年月日: 2014-08-11
• [学会発表] Spin Resonances of iron-based superconductors studied by neutron scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、J. Park、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、藤田慧、堀金和正、Florian Waßer、伊豫 彰、永崎 洋、秋光純、Markus Braden
  • 学会等名: Seminar
  • 発表場所: ケルン（ドイツ）
  • 年月日: 2014-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] Anisotropic resonance peaks in BaFe2(As,P)2 studied by neutron scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • 学会等名: SCES2014
  • 発表場所: Grenoble（フランス）
  • 年月日: 2014-07-09
• [学会発表] Anisotropic Resonance Peaks in Iron-Based Superconductors Studied by Neutron Scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: 李 哲虎、P. Steffens、N. Qureshi、木方 邦宏、中島 正道、伊豫 彰、永崎 洋、Markus Braden
  • 学会等名: ACNS2014
  • 発表場所: Knoxville（アメリカ）
  • 年月日: 2014-06-03