2017 Fiscal Year Annual Research Report
真性T'構造銅酸化物における電子状態とノンドープ超伝導機構の解明
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17H02915
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小池 洋二 東北大学, 工学研究科, 名誉教授 (70134038)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 銅酸化物 / ノントープ超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、「キャリアドープなしで生じる超伝導（ノンドープ超伝導）」へのキャリアドーピングの効果を調べるために、まず、ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4への電子キャリアのドーピングを試みた。その結果、酸素の一部をフッ素で置換したT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFxの多結晶試料の合成に成功した。超伝導転移温度Tcは、xの増加とともに上昇し、最大値を示した後に減少することが分かった。したがって、電子キャリアのドーピングに成功したものと思われる。
T'-La1.8Eu0.2CuO4多結晶試料について、Tcの不純物置換効果を調べた。その結果、非磁性不純物も磁性不純物と同程度にTcを下げることが分かった。したがって、ホールドープ型銅酸化物T-La2-xSrxCuO4と同様に、ノンドープ超伝導の対称性はｄ波であり、スピンゆらぎが超伝導の発現に効いていると結論した。この結論は、大きなスピンゆらぎが観測されたT'-La1.8Eu0.2CuO4多結晶試料のNMRの実験結果からも支持された。
プロテクト還元アニールを施したT'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4の単結晶試料について、角度分解光電子分光（ARPES）の実験を行った。その結果、ARPESから見積もった電子ドーピング濃度はプロテクト還元アニールによって増大し、超伝導がかなり広い範囲の電子ドーピング濃度で現れていることが分かった。
プロテクト還元アニールを施したT'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4（x=0.10）の単結晶試料について、ミュオンスピン緩和の実験を行った。その結果、還元アニールを強くしていくと、スピンゆらぎが大きくなり、Tcの上昇とよく対応していることが分かった。すなわち、T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4においてもスピンゆらぎと超伝導の発現に効いていると結論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4の多結晶試料に電子キャリアのドーピングのために、初めはLaの一部をYで置換したT'-La1.8-xYxEu0.2CuO4の多結晶試料の合成を試みていた。しかし、この試みは成功しなかったため、研究計画に７か月の遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ノンドープ超伝導を示すT'-La1.8Eu0.2CuO4の酸素の一部をフッ素に置換することによって電子ドーピングに成功したが、物性相図を完成させるために、置換されたフッ素の量と電子ドーピング量を正確に求めることが第１の推進課題である。そのために、ICPによる化学分析とX線吸収の実験を行う。
ノンドープ超伝導体T'-La1.8Eu0.2CuO4に電子ドープしたT'-La1.8Eu0.2CuO4-xFx、および、ホールドープしたT'-La1.8-xEu0.2SrxCuO4について、ミュオンスピン緩和の実験を行い、磁気状態を関する相図を完成させる。
T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4（0≦x≦0.2）の単結晶試料を作製し、プロテクト還元アニールによってバルクの超伝導を実現させる。超伝導の体積分率がほぼ100%になるように試みる。
T'-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4の単結晶試料について、NMR、光反射、ミュオンスピン緩和等の実験を行い、電荷相関とスピン相関に関する知見を得る。
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[Journal Article] Pressure tuning of structure, superconductivity, and novel magnetic order in the Ce-underdoped electron-doped cuprate T’-Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 (x = 0.1)2017
Author(s)
Z. Guguchia, T. Adachi, Z. Shermadini, T. Ohgi, J. Chang, E. S. Bozin, F. von Rohr, A. M. dos Santos, J. J. Molaison, R. Boehler, Y. Koike, A. R. Wieteska, B. A. Frandsen, E. Morenzoni, A. Amato, S. J. L. Billinge, Y. J. Uemura and R. Khasanov
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 96
Pages: 094515/1-11
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Undoped high-Tc superconductivity in T’-La1.8Eu0.2CuO4+δ revealed by 63,65Cu and 139La NMR: Bulk superconductivity and antiferromagnetic fluctuations2017
Author(s)
H. Fukazawa, S. Ishiyama, M. Goto, S. Kanamaru, K. Ohashi, T. Kawamata, T. Adachi, M. Hirata, T. Sasaki, Y. Koike and Y. Kohori
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Journal Title
Physica C
Volume: 541
Pages: 30-35
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Extended superconduting dome of Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 after protect annealing2018
Author(s)
C. Lin, M. Horio, K. Koshiishi, S. Nakata, K. Hagiwara, K. Ono, K. Horiba, H. Kumigashira, S. Ideta, K. Tanaka, T. Ohgi, T. Kawamata, H. Sato, Y. Koike, T. Adachi, A. Fujimori
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] Over-reduction effects on the Cu-spin correlation in the electron-doped T'-cuprate Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ (x = 0.10)2017
Author(s)
T. Sumura, T. Ishimoto, H. Kuwahara, K. Kurashima, Y. Koike, I. Watanabe, M. Miyazaki, A. Koda, R. Kadono, T. Adachi
Organizer
The 14th International conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cu-spin correlation and novel electronic state in the electron-doped high-Tc cuprates2017
Author(s)
T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji, Y. Koike
Organizer
28th International Conference on Low temperature Physics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cu-spin Correlation and Novel Electronic State in the Electron-Doped High-Tc T'-Superconductors2017
Author(s)
T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji, Y. Koike
Organizer
International Conference "Electron Correlation in Superconductors and Nanostructures"
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Undoped superconductivity and Novel Electronic State in the High-Tc T'-Cuprates2017
Author(s)
T. Adachi, T. Sumura, M. A. Baqiya, A. Takahashi, T. Konno, T. Ohgi, K. Ohashi, K. Kurashima, T. Kawamata, T. Ishimoto, H. Kuwahara, I. Watanabe, A. Koda, M. Miyazaki, R. Kadono, S. Awaji, Y. Koike
Organizer
European Material Research Society (E-MRS) Fall Meeting 2017
Int'l Joint Research / Invited
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