重い電子系人工超格子を用いた異常電子状態の研究

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J01136
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 綿重 達哉 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: 超伝導 / 鉄系超伝導体 / 熱伝導率測定 / 熱ホール効果 / BCS-BECクロスオーバー / 比熱測定

Outline of Annual Research Achievements

当該研究者は昨年度末にドイツの強磁場施設においてFeSeの熱伝導率及び熱ホール効果の測定を行った。本年度はその測定結果について議論を行い、FeSeの超伝導相の低温高磁場領域で熱ホール角が異常を示すことを明らかにした。このことはその磁場領域で準粒子の散乱メカニズムが変化していることを示しており、そこに明確な相転移があることを強く示唆している。この異常な超伝導相の一つの候補として、n>1以上の高いランダウ準位に起因したFFLO状態が挙げられる。この結果について当該研究者は日本物理学会で口頭発表行った。また論文を執筆し、JPSJ誌に論文が掲載された。
また本年度は新たに断熱法による比熱測定のシステムを立ち上げ、FeSeおよびそのS置換系の低温・磁場中での比熱測定を行った。FeSeにおいて、高磁場領域では比熱が磁場に対してスーパーリニアな振る舞いを見せ、この系ではPauli対破壊効果が非常に強いことが明らかとなった。超伝導ギャップ構造についてはFeSeおよびFe(Se,S)のいずれでもマルチギャップ的な振る舞いが観測された。FeSeにおいては、小さいほうのギャップは上部臨界磁場が4 T程度と上記の熱ホール効果の測定とコンシステントな結果が得られた。一方で、S置換していくと小さいほうのギャップが急激に抑制されていく振る舞いが観測され、ドール量x = 0.13付近で1 T程度にまで小さくなっていることが分かった。このことは鉄系超伝導体の超伝導発現機構を解明するうえで非常に重要であると考えられ、またx = 0.17付近にあるネマティック量子臨界点との関係も非常に興味深い。この結果に関しても日本物理学会で報告を行っている。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Quasiparticle Excitations in the Superconducting State of FeSe Probed by Thermal Hall Conductivity in the Vicinity of the BCS-BEC Crossover (2017)
  • Author(s): T. Watashige, S. Arsenijevic, T. Yamashita, D. Terazawa, T. Onishi, L. Opherden, S. Kasahara, Y. Tokiwa, Y. Kasahara, T. Shibauchi, H. v. Lohneysen, J. Wosnitza, and Y. Matsuda
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Pages: 014707
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.86.014707
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetotransport study of the pressure-induced antiferromagnetic phase in FeSe (2016)
  • Author(s): Taichi Terashima, Naoki Kikugawa, Shigeru Kasahara, Tatsuya Watashige, Yuji Matsuda, Takasada Shibauchi, and Shinya Uji
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 93 Pages: 180503(R)
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.180503
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nematic quantum critical point without magnetism in FeSe_{1－x}S_{x} superconductors (2016)
  • Author(s): S. Hosoi, K. Matsuura, K. Ishida, H. Wang, Y. Mizukami, T. Watashige, S. Kasahara, Y. Matsuda, and T. Shibauchi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences USA Volume: 113 Pages: 8139-8143
  • DOI: 10.1073/pnas.1605806113
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dome-shaped magnetic order competing with high-temperature superconductivity at high pressures in FeSe (2016)
  • Author(s): J. P. Sun, K. Matsuura, G. Z. Ye, Y. Mizukami, M. Shimozawa, K. Matsubayashi, M. Yamashita, T. Watashige, S. Kasahara, Y. Matsuda, J.-Q. Yan, B. C. Sales, Y. Uwatoko, J.-G. Cheng, and T. Shibauchi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 12146
  • DOI: 10.1038/ncomms12146
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Diamagnetic Vortex Barrier Stripes in Underdoped BaFe_{2}(As_{1-x}P_{x})_{2} (2016)
  • Author(s): A. Yagil, Y. Lamhot, A. Almoalem, S. Kasahara, T. Watashige, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and O. M. Auslaender
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Pages: 064510
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.064510
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Giant superconducting fluctuations in the compensated semimetal FeSe at the BCS-BEC crossover (2016)
  • Author(s): S. Kasahara, T. Yamashita, A. Shi, R. Kobayashi, Y. Shimoyama, T. Watashige, K. Ishida, T. Terashima, T. Wolf, F. Hardy, C. Meingast, H. v. Lohneysen, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 12843
  • DOI: 10.1038/ncomms12843
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] レーザー角度分解光電子分光によるFe(Se,S)の超伝導ギャップの観測 (2017)
  • Author(s): 橋本嵩広, 大田由一, 渡部俊太郎, C.-T. Chen, 綿重達哉, 小林遼, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 岡崎浩三, 辛埴, 都築章宏
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 鉄系超伝導体FeSeを用いたvan der Waals junction (2017)
  • Author(s): 橋本浩法, 綿重達哉, 笠原成, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 笠原裕一, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 鉄系超伝導体Fe(Se1-xSx)系の77Se-NMRによる研究 (2017)
  • Author(s): 施安路, 北川俊作, 石田憲二, 綿重達哉, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] FeSe1-xSxにおける熱輸送現象 (2017)
  • Author(s): 佐藤雄貴, 村山陽奈子, 山下卓也, 寺澤大樹, 大西隆史, 綿重達哉, 笠原成, 笠原裕一, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 鉄系超伝導体Fe(Se,S)単結晶の比熱測定 (2017)
  • Author(s): 谷口智哉, 綿重達哉, 笠原成, 常盤欣文, 笠原裕一, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] Fe(Se,S)純良単結晶における高圧下X線回折 (2017)
  • Author(s): 水上雄太, 松浦康平, 細井優, 石田浩祐, 綿重達哉, 笠原成, 前島尚行, 町田晃彦, 綿貫徹, 福田竜生, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 鉄系超伝導体FeSe1-xSxにおけるネマティック量子臨界点の研究 (2016)
  • Author(s): 細井優, 松浦康平, 王浩, 水上雄太, 綿重達哉, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 鉄系超伝導体FeSe単結晶の強磁場下での熱ホール効果 (2016)
  • Author(s): 綿重達哉, Stevan ArsenijevicA, 笠原成, 山下卓也, 寺澤大樹, 大西隆史, 常盤欣文, 笠原裕一, 芝内孝禎B, Joachim WosnitzaA, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 鉄系超伝導体Fe(Se1-xSx)の超音波測定 (2016)
  • Author(s): 納口昇也, 赤坂直哉, 堀越啓太, 石塚紘晃, 中村光輝, 中西良樹, 綿重達哉, 笠原成, 芝内孝禎, 松田祐司, 吉澤正人
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] La置換CeCoIn5エピタキシャル薄膜のSTM/STS測定による近藤ホールの観測 (2016)
  • Author(s): 鳥井陽平, 成塚政裕, 綿重達哉, 花岡洋祐, 笠原成, 笠原裕一, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 花栗哲郎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] レーザー角度分解光電子分光によるFeSeの軌道秩序状態における超伝導ギャップ異方性の観測 2 (2016)
  • Author(s): 橋本嵩広, 大田由一, 山本遇哲, 鈴木裕也, 下志万貴博, 渡部俊太郎, C.-T. Chen, 綿重達哉, 小林遼, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎E, 岡崎浩三, 辛埴
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 分光イメージングSTMで見たFe(Se,S)の超伝導とネマティシティ (2016)
  • Author(s): 花栗哲郎, 綿重達哉, 幸坂祐生, 岩谷克也, 町田理, 笠原成, 芝内孝禎C, 松田祐司B
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] FeSeの高圧下高温超伝導相近傍の結晶構造 (2016)
  • Author(s): 松浦康平, 細井優, 石田浩祐, 水上雄太, 綿重達哉, 笠原成, 前島尚行, 町田晃彦, 綿貫徹, 福田竜生, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 鉄系超伝導体FeSeの圧力下電子相図に対する化学置換効果 (2016)
  • Author(s): 新井佑基, 松浦康平, 水上雄太, 綿重達哉, 笠原成, 上床美也, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] Fe(Se,S)純良単結晶における電子線照射による影響 (2016)
  • Author(s): 水上雄太, 松浦康平, Marcin Konczykowski, 綿重達哉, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16