2017 Fiscal Year Annual Research Report
角度分解光電子分光による原子層FeSeの高温超伝導の研究
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17H04847
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中山 耕輔 東北大学, 理学研究科, 助教 (40583547)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薄膜作製装置の改良を行なった。具体的には、キャリア制御槽を兼ねた薄膜作製チャンバーを設計、作製し、整備を行った。3源エバポレーターを新たに導入し、元素置換によるキャリア量制御およびFeSe以外の鉄系超伝導体薄膜の作製を実現した。また、絶縁体基板の加熱を可能にするため、赤外レーザーを用いた基板加熱機構を導入した。これらの改良により、様々な基板上に組成やキャリアを制御した鉄系超伝導体原子層薄膜を作製する環境が整った。
薄膜作製装置の改良と並行して角度分解光電子分光装置の改良を行なった。特に、励起光源系の真空排気を強化することで、薄膜表面の劣化に伴う超伝導特性の低下を抑制した。この改良により、実験結果の信頼性、実験効率、及び実効的なエネルギー分解能の向上を達成した。
改良した薄膜作製装置を用いて高品質なFeSe原子層薄膜を作製し、高温超伝導の探索、電子相図の決定、及び電子構造の解析を行なった。その結果、LiおよびCs原子を表面に吸着して電子キャリアをドープしたFeSe原子層薄膜において T c = 40 Kの高温超伝導を見出した。超伝導とネマティック秩序のドープ量依存性を精密に測定することで電子相図も決定した。また、薄膜の加熱温度と時間を高精度で制御することでノンドープのFeSe単層膜の作製に初めて成功し、それが二次元ディラック半金属相を形成していることを見出した。さらに、広い温度領域に亘ってエネルギーバンド分散の変化を測定することで、バルク試料と原子層薄膜の相違点を見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
薄膜作製装置、角度分解光電子分光装置ともに、計画していた主要な改良を完了し、鉄系超伝導体原子層薄膜の作製とその電子状態解析を遂行する環境が整った。また、改良した装置を用いて既にいくつかの成果が出始めており、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
薄膜作製装置の改良を推し進め、より高品質なFeSe原子層薄膜の作製を実現する。また、FeSe以外の鉄系超伝導体の薄膜作製や、鉄系超伝導体を基軸としたヘテロ構造の作製にも取り組み、高温超伝導や新奇超伝導相の実現を目指す。同時に、角度分解光電子分光測定を用いた電子状態解析によって超伝導機構の解明に取り組む。
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[Presentation] Uncovering an interplay among fermiology, superconductivity, and nematicity in FeSe by epitaxial strain2018
Author(s)
G. N. Phan, K. Nakayama, K. Sugawara, T. Sato, T. Urata, Y. Tanabe, K. Tanigaki, F. Nabeshima, Y. Imai, A. Maeda, and T. Takahashi
Organizer
APS March meeting 2018
Int'l Joint Research
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