レーザー励起極超高分解能及び時間分解角度分解光電子分光による高温超伝導体の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24740218
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 近藤 猛 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40613310)
• キーワード: 酸化物高温超伝導 / 角度分解光電子分光 / 超伝導ギャップ / 擬ギャップ / 準粒子分散 / フェルミ面

研究概要

本研究は、角度分解光電子分光(ARPES)を主な実験手法として用いることで、銅酸化物高温超伝導体における高温超伝導の発現機構を解明することを目的として遂行された。近年、物性研究所では、現在世界最高となるエネルギー 分解能(~70μeV)を有するレーザー励起型の ARPES 装置、及びフェムト秒域のパルスレーザーを用いて時間分解を実現する ARPES 装置を立ち上げた。世界屈指のこれらの新しい ARPES 装置を高温超伝導の研究に活かすことで、その有用性を示し、物性研究の汎用なツールとして確立することも見据えている。以下、具体的な研究成果をまとめる。
我々は、極超高分解能を達成したことで観察が可能となったノード近傍の準粒子分散の詳細観察から、これまで知られていた~70meVでのボソンとのカップリングとは起源の異なるモード由来のエネルギー分散の折れ曲がり構造を新たに見つけた。興味深いことに、それらのカップリングエネルギーは、超伝導転移温度(Tc)と強く相関があることが分かった。その他の成果として、2種類の微細なギャップ構造(擬ギャップと電子対ギャップ)を分離して観測することに成功し、それらの特性及び相互関係を明らかにすることができた。また、熱非平衡状態からギャップが再構成する振る舞いを観測することで、静的な電子状態からは見えてこない電子対形成へのダイナミクスを観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Fermi Surface and Pseudogap Evolution in a Cuprate Superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang He, Yi Yin, M. Zech, Anjan Soumyanarayanan, Michael M. Yee, Tess Williams, M. C. Boyer, Kamalesh Chatterjee, W. D. Wise, I. Zeljkovic, Takeshi Kondo, T. Takeuchi, H. Ikuta, Peter Mistark, Robert S. Markiewicz, Arun Bansil, E. W. Hudson, J. E. Hoffman
  • 雑誌名: Science 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface electronic structure of the topological Kondo-insulator candidate correlated electron system SmB6 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Neupane,N. Alidoust,S.-Y. Xu,T. Kondo,Y. Ishida,D.J. Kim,C. Liu,I. Belopolski,Y.J. Jo,T.-R. Chang,H.-T. Jeng,T. Durakiewicz,L. Balicas,H. Lin,A. Bansil,S. Shin,Z. Fisk and M. Z. Hasan
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 2991
  • DOI: 10.1038/ncomms3991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Gapless Fermi Arcs and Fingerprints of Order in the Pseudogap State of Cuprate Superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, A. D. Palczewski, Y. Hamaya, T. Takeuchi, J. S. Wen, Z. J. Xu, G. Gu, and A. Kaminski
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 ページ: 157003
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.157003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Doping Variation of the Nodal Low-Energy Feature of Superconducting (Bi,Pb)2(Sr,La)2CuO6+d Crystals Revealed by Laser-Based Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kondo, Y. Nakashima, W. Malaeb, Y. Ishida, Y. Hamaya, Tsunehiro Takeuchi, and S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 217006
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.217006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Dressing of Dirac Fermions in the Topological Surface State of Bi2Se3, Bi2Te3, and Cu- Doped Bi2Se3 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo, Y. Nakashima, Y. Ota, Y. Ishida, W. Malaeb, K. Okazaki, M. Kriener, S. Sasaki, K. Segawa, Y. Ando, and S. Shin
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 217601
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.217601
  • 査読あり
• [学会発表] Observation of a Quadratic Fermi Node in a 3D Strongly Correlated Semimetal by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kondo, M. Nakayama, R. Chen, J.J. Ishikawa, E.-G. Moon, H. Kanai, T. Yamamoto, Y. Ota, W. Malaeb, Y. Ishida, R. Yoshida, H. Yamamoto, M. Matsunami, S. Kimura, S. Nakatsuji, L. Balents, S. Shin
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 20140707-20140711
  • 招待講演
• [学会発表] 銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+dのノード近傍で解く電子対ギャップの成り立ち：レーザー励起型角度分解光電子分光 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛, Walid Malaeb, 石田行章, 笹川崇男, 遠山貴己, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県）
  • 年月日: 20140328-20140330
• [学会発表] ルテニウム酸化物Ca2-xSrxRuO4の表面電子状態：レーザー励起型角度分解光電子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤猛, Walid Malaeb, 石田行章, 谷口晴香, 前野悦輝, 中辻知, 辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 20130925-20130928