マイクロ波による重い電子系超伝導体の研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21340099
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 芝内 孝禎 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 准教授 (00251356)
• Keywords: 重い電子系 / サイクロトロン共鳴 / 有効質量 / 散乱時間 / フェルミ面 / 鉄系超伝導 / 磁場侵入長 / 超伝導ギャップ構造

Research Abstract

本研究では、強相関電子系超伝導体の純良単結晶を用いて、マイクロ波領域の高周波測定により、サイクロトロン共鳴の観測や、準粒子低エネルギー励起の研究を通して、超伝導体の電子状態を明らかにすることを目的としている。
平成21年度において、以前の1.5Kまでの測定系に加えて、より低温の0.4Kまでの測定が可能な極低温マイクロ波空洞共振器の開発に成功した。具体的には、TE011モードで41GHzの共振周波数を持つ空洞共振器を設計・作製し、3Heの循環システムにより0.4Kまでの極低温下、14テスラまでの高磁揚下での動作に成功した。これを用いてURu2Si2や鉄系高温超伝導体の予備実験を行い、超伝導転移を観測するに至っている。今後これを用いたサイクロトロン共鳴の詳細実験を予定している。
また、並行して超伝導空洞共振器を用いて様々な鉄系超伝導体単結晶の磁場侵入長の測定を行い、準粒子励起を明らかにした。特筆すべき成果は、ホールドープ型の(Ba,K)Fe2As2単結晶においては、磁場侵入長が低温でほぼフラットな温度変化を示し、準粒子低励起のないフルギャップ超伝導体であること、さらに等価置換系BaFe2(As,P)2単結晶においては、正反対に低温で温度に比例する振る舞いから超伝導ギャップに線上にゼロ点が存在する非従来型の超伝導が実現していることを明らかにした。この結果は、鉄系超伝導体の超伝導発現機構を考える上で、非常に重要な情報となると考えられる。これらの成果は非常に注目を集めており、物理学会のシンポジウムを始め多数の招待講演にて発表し、世界的にも評価されている。

Research Products

• [Journal Article] Evolution of the Fermi Surface of BaFe2 (As1-xPx) 2 on Entering the Superconducting Dome (2010)
  • Author(s): H.Shishido, A.F.Bangura, A.I.Coldea, S.Tonegawa, K.Hashimoto, S.Kasahara, P.M.C.Rourke, H.Ikeda, T.Terashima, R.Settai, Y.Onuki, D.Vignolles, C.Proust, B.Vignolle, A.McCollam, Y.Matsuda, T.Shibauchi, A.Carrington
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 104 Pages: 057008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tuning the Dimensionality of the Heavy Fermion Compound CeIn3 (2010)
  • Author(s): H.Shishido, T.Shibauchi, K.Yasu, T.Kato, H.Kontani, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Science 327 Pages: 980-983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microwave Surface-Impedance Measurements of the Magnetic Penetration Depth in Single Crystal Ba1-xKxFe2As2 Superconductors : Evidence for a Disorder-Dependent Superfluid Density (2009)
  • Author(s): K.Hashimoto, T.Shibauchi, S.Kasahara, K.Ikada, S.Tonegawa, T.Kato, R.Okazaki, C.J.van der Beek, M.Konczykowski, H.Takeya, K.Hirata, T.Terashima, Y.Matsuda
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 102 Pages: 207001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 鉄系超伝導体(AE)Fe2(As,P)2単結晶の超伝導ギャップ構造 (2010)
  • Author(s): 勝股亮, 橋本顕一郎, 笠原成, 利根川翔, 井加田胱輔, 山下穣, 中井祐介, 石田憲二, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 磁場侵入長測定による鉄系超伝導体KFe2As2の超伝導ギャップ構造の決定 (2010)
  • Author(s): 橋本顕一郎, Alessaodro Serafin, Antony Carrington, 岡崎竜二, 利根川翔, 勝股亮, 山下穣, 木方邦宏, 李哲虎, 伊豫彰, 永崎洋, 齊藤拓, 深澤英人, 小堀洋, 池田浩章, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] 鉄系超伝導体におけるノンユニバーサルな超伝導ギャップ構造 (2010)
  • Author(s): 芝内孝禎
  • Organizer: 日本物理学会 第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Quasi-degenerate superconductivity in the '122' iron-pnictide superconductors (2010)
  • Author(s): 橋本顕一郎, Allensando Serafin, Antony Carrington, 笠原成, 利根川翔, 井加田洸輔, 山下穣, 池田浩章, 寺嶋孝仁, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: APS March meeting
  • Place of Presentation: Portland, Oregon
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] 磁場侵入長による鉄砒素系超伝導体 BaFe2(As1-xPx)2単結晶の超伝導対称性の決定 (2009)
  • Author(s): 橋本顕一郎, 利根川翔, 井加田洗輔, Allensando Serafin, Antony Carrington, 笠原成, 寺嶋孝仁, 竹屋浩幸, 平田和人, 芝内孝禎, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Non-universal Gap Structure in Fe-pnictide High-Temperature Superconductors (2009)
  • Author(s): 芝内孝禎
  • Organizer: 5th International Workshop on Nanomagnetism and Superconductivity
  • Place of Presentation: Coma-ruga, Spain
  • Year and Date: 2009-07-02
• [Remarks]
  • URL: http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp/index.php