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2014 年度 実績報告書

角度分解光電子分光による鉄系超伝導体の超伝導ギャップ対称性と擬ギャップ相図の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24740215
研究機関東北大学

研究代表者

中山 耕輔  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40583547)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード光電子分光 / 高温超伝導 / 鉄系超伝導体 / 電子状態
研究実績の概要

様々な励起エネルギーを用いて鉄系超伝導体の高分解能ARPES測定を行い、バルク電子状態を三次元的に決定した。その結果、FeSeにおいて、低温で回転対称性の破れを伴う電子状態の劇的な変化を観測し、電子ネマティック状態が実現することを明らかにした。他の鉄系超伝導体の結果と比較を行い、鉄系超伝導体の母物質では電子ネマティック相が共通して現れる可能性を示唆した。また、非従来型超伝導の起源を理解する上で、ネマティック相の存在を考慮する必要があることを明らかにした。さらに、電子状態に対するCo置換効果を測定し、電子相図のドープ量依存性を解明した。
基板応力を利用して圧力を印加したFeSeの高分解能ARPES測定を行い、超伝導の圧力依存性の起源について知見を得た。負の圧力下では、フェルミ面のトポロジーに変化が生じ、それに伴って超伝導が消失することを見出した。一方で、正の圧力下ではフェルミ準位近傍のエネルギーバンド間の重なり合いが増大し、その結果、大きなフェルミ面が形成されることを明らかにした。観測したフェルミ面形状の変化に起因したキャリアの増加が、高圧下における高温超伝導の発現に関わっている可能性を示唆した。
SrTiO3半導体基板上に作成したFeSe超薄膜のキャリア量を制御する新たな手法を開発した。これにより、広いドープ領域に亘る系統的な研究を実現した。新たに開発した手法を用いて、膜厚とキャリア量を同時に制御したFeSeの高分解能ARPES測定を行い、三次元的な電子相図を決定することに成功した。また、SrTiO3基板の存在が、超薄膜における高温超伝導発現に重要な役割を果たしていることを明らかにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Evolution from incoherent to coherent electronic states and its implications for superconductivity in FeTe1-xSex2014

    • 著者名/発表者名
      E. Ieki, K. Nakayama, Y. Miyata, T. Sato, H. Miao, N. Xu, X.-P. Wang, P. Zhang, T. Qian, P. Richard, Z.-J. Xu, J. S. Wen, G. D. Gu, H. Q. Luo, H.-H. Wen, H. Ding, and T. Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89 ページ: 140506(R)-1-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.140506

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of Band Structure Induced by Electronic Nematicity in an FeSe Superconductor2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, Y. Miyata, G. N. Phan, T. Sato, Y. Tanabe, T. Urata, K. Tanigaki, and T. Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 113 ページ: 237001-1-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.237001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Electronic nematicity and unconventional superconductivity in FeSe2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, Y. Miyata, G. N. Phan, T. Sato, Y. Tanabe, T. Urata, K. Tanigaki, and T. Takahashi
    • 学会等名
      Materials and Mechanisms of Superconductivity 2015
    • 発表場所
      Geneva
    • 年月日
      2015-08-23 – 2015-08-28
  • [学会発表] High-resolution ARPES study of strain effects on the electronic structure of FeSe2015

    • 著者名/発表者名
      G. N. Phan, K. Nakayama, Y. Miyata, K. Sugawara, T. Sato, Y. Tanabe, T. Urata, K. Tanigaki, F. Nabeshima, Y. Imai, A. Maeda, and T. Takahashi
    • 学会等名
      Materials and Mechanisms of Superconductivity 2015
    • 発表場所
      Geneva
    • 年月日
      2015-08-23 – 2015-08-28
  • [学会発表] FeSe超薄膜の高分解能ARPES2015

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、宮田康成、Giao Phan、菅原克明、佐藤宇史、高橋 隆
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(西早稲田)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] High-resolution ARPES study of Fe1-xCoxSe2015

    • 著者名/発表者名
      Giao Phan, Yasunari Miyata, Kosuke Nakayama, Takafumi Sato, Yoichi Tanabe, Takahiro Urata, Katsumi Tanigaki, Takashi Takahashi
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(西早稲田)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 鉄カルコゲナイド超伝導体の高分解能ARPES2015

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、家城 英、宮田康成、Giao Phan、佐藤宇史、田邊洋一、浦田隆広、谷垣勝己、高橋 隆
    • 学会等名
      第28回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      立命館大学(草津)
    • 年月日
      2015-01-10 – 2015-01-12
  • [学会発表] FeSe単結晶の高分解能ARPES2014

    • 著者名/発表者名
      中山耕輔、宮田康成、Giao Phan、佐藤宇史、 田邊洋一、浦田隆広、谷垣勝己、高橋 隆
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] 単層および多層FeSe薄膜の高分解能ARPES2014

    • 著者名/発表者名
      宮田康成、Giao Phan、中山耕輔、菅原克明、佐藤宇史、高橋 隆
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] Strain effects on the electronic structure of FeSe2014

    • 著者名/発表者名
      Giao Phan, Yasunari Miyata, Kosuke Nakayama, Katsuaki Sugawara, Takafumi Sato, Takashi Takahashi, Youichi Tanabe, Takahiro Urata, Katsumi Tanigaki, Fuyuki Nabeshima, Yoshinori Imai, Atsutaka Maeda
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10

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公開日: 2016-06-01  

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