ｄ電子系強結合・多バンド超伝導体のフェルミオロジーと超伝導相図

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26400373
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 寺嶋 太一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, 主席研究員 (40343834)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: フェルミ面 / 質量増強 / 超伝導

研究実績の概要

ドハースファンアルフェン(dHvA)振動などの量子振動測定による電子の有効質量 m* はバンド質量 mband と m* = mband(1+λ )の関係で結ばれており、電子間相互作用、電子格子相互作用等の多体効果の強さ(λ)をバンド(フェルミ面)ごと、あるいは、フェルミ面の部位(オービット)ごとに決定できる。
本研究では、d電子系強結合・多バンド超伝導体について量子振動測定を行い、フェルミ面、電子の有効質量を決定する。これにより、多体効果による質量増強がフェルミ面全体で一様に起きているか、あるいは特定のバンドのみで強く起きているのかを明らかにし、低エネルギーモードの存在の有無、電子状態との関連を議論する。また、量子振動を示すほどの高品質試料で詳細な超伝導相図を決定することも目的の一つである。
本年度は、昨年度に引き続きSrPt3PのdHvA振動測定を行った。米国強磁場研究所のハイブリッド磁石を使用して45Tまで磁気トルク法による測定を行ったが、プローブの都合で磁場方位固定での測定のため、残念ながら新しい周波数の発見はなかった。
同時に、鉄系超伝導体FeSeの高圧相図を決定し、シュブニコフドハース(SdH)振動の測定によりフェルミ面の圧力変化を調べた。圧力下反強磁性の出現に伴いフェルミ面が大きく変化することが明らかになった。また、FeSeは常圧でフェルミエネルギーに対し、超伝導転移温度あるいは超伝導ギャップが極めて大きいことが知られているが、高圧下でもその状態が続くことが明らかになった。これはFeSeの超伝導転移温度の高圧下での顕著な上昇の原因を考えるにあたって、無視することのできない重要な知見である。

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

SrPt3Pについては、論文にまとめることができる程度のデータを得ている。
また、FeSeについては高圧相図の決定、フェルミ面の圧力変化などの成果を得ており、いずれも既に論文発表を行っている。
以上より、概ね順調に進んでいると考えている。

今後の研究の推進方策

SrPt3Pについては解析を進める必要がある。
FeSeについては、高圧下の相図が我々の提案したもの（構造相転移、反強磁性、超伝導の３種類の相転移がある）より更に複雑な可能性があるため、少し量子振動とは離れるが、高圧相図の精密化に取り組みたい。
また、高品質試料が入手できれば類縁物質の量子振動測定を行いたい。

次年度使用額が生じた理由

既に十分なデータが得られていると判断し、米国強磁場研究所における出張実験１回を中止したため。

次年度使用額の使用計画

次年度助成金とあわせて、旅費および消耗品等の購入に適切に用いる。

研究成果

• [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Karlsruhe Institute of Technology
• [国際共同研究] National High Magnetic Field Laboratory(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National High Magnetic Field Laboratory
• [雑誌論文] Fermi surface reconstruction in FeSe under high pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Taichi Terashima, Naoki Kikugawa, Andhika Kiswandhi, David Graf, Eun-Sang Choi, James S. Brooks, Shigeru Kasahara, Tatsuya Watashige, Yuji Matsuda, Takasada Shibauchi, Thomas Wolf, Anna E. Bohmer, Frederic Hardy, Christoph Meingast, Hilbert v. Lohneysen, and Shinya Uji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 094505- 1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.93.094505
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure-Induced Antiferromagnetic Transition and Phase Diagram in FeSe (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Terashima, Naoki Kikugawa, Shigeru Kasahara, Tatsuya Watashige, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Thomas Wolf, Anna E. Bohmer, Frederic Hardy, Christoph Meingast, Hilbert v. Lohneysen, and Shinya Uji
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 ページ: 063701- 1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.063701
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 圧力誘起相転移と電子構造(シンポジウム「FeSe のエキゾチック超伝導」) (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋太一
  • 学会等名: 日本物理学会第７１回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（泉キャンパス）,仙台市
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] FeSeの高圧相図と電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋太一
  • 学会等名: Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第17回
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター,東海村
  • 年月日: 2016-01-18 – 2016-01-19
  • 招待講演
• [学会発表] FeSe の圧力相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋太一、菊川直樹、笠原成、綿重達哉、芝内孝禎、松田祐司、Thomas Wolf、 Anna E. Bohmer、 Frederic Hardy、Christoph Meingast、Hilbert v. Lohneysen、宇治進也
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス,吹田市
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] High-pressure phase diagram and electronic structure of FeSe (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Terashima
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Palau de Congressos de Catalunya,Barcelona,スペイン
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Fermiology in iron-based superconductors via quantum oscillation measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: Taichi Terashima
  • 学会等名: SUPERSTRIPES 2015
  • 発表場所: Hotel Continental Ischia,ISCHIA (NA),Italy
  • 年月日: 2015-06-13 – 2015-06-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FeSeの電子状態と圧力相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋太一
  • 学会等名: 基研研究会「多自由度と相関効果が生み出す超伝導の新潮流 ～BCSからBECまで」
  • 発表場所: 湯川記念館パナソニック国際交流ホール，京都大学
  • 年月日: 2015-06-09 – 2015-06-10
• [備考] 量子輸送特性グループ
  • URL: http://www.nims.go.jp/nqt/index.html