Electronic nematic states and stripe order in cuprate high-Tc superconductors investigated by STM/STS

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26400343
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: 桃野 直樹 室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (00261280)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 走査トンネル顕微鏡 / 電荷秩序 / 電子ネマティック状態 / 銅酸化物高温超伝導体

Outline of Annual Research Achievements

擬ギャップは銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つであり，その起源について議論が続いている。最近，擬ギャップ状態は電子ネマティック相であるとの報告があり，特に注目されている。走査トンネル顕微鏡（STM/STS）や共鳴X線散乱実験などから擬ギャップ状態において電荷秩序が発見され、その起源と電子ネマティック相との関連も注目されている。本研究の最終年度では、電子ネマティック相と電荷秩序の関連について知見を得る目的で，擬ギャップ状態における電荷秩序と電子ネマティック状態についてSTM/STS実験から詳しく調べた。STM/STSから電子ネマティック状態の特徴である４回対称性の破れを調べる際には，探針形状の影響を避けるために平成26,27年度に開発したシェアピエゾ駆動型試料回転機構およびその制御プログラムを利用した。試料は，ビスマス系銅酸化物の伝導層に不純物として少量のFeを添加した単結晶試料およびブロック層にDyやEuを少量添加した単結晶試料を用いた。単結晶試料は，微小単結晶X線装置を用いた結晶構造解析，SQUID磁化測定装置，低温比熱測定から評価した。得られた結果は，
（１）オーバードープの試料では，Feを添加することにより，電荷秩序が増強される傾向があり，さらにその特徴的な波数qが0.20から0.25へ変わるように見える。
（２）Dy添加試料のホール濃度0.125付近では，電荷秩序が増強され，その特徴的波数qはY系銅酸化物で報告されているq=0.3に近い。
（３）Fe添加試料やDy添加試料で観測された電荷秩序は本質的に２回対称的である。
以上より，電荷秩序の波数依存性が明らかになった。しかし，その波数依存性が連続的か離散的かについてははっきりしなかった。また，不純物を添加して増強した電荷秩序は本質的に４回対称性が破れているように見えることが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] 1/8 Anomaly Induced by the Substitution of Dy in Underdoped Bi2Sr2Ca1-xDyxCu2O8+d (2017)
  • Author(s): K. Kawamura, Y. Kobayashi, C. Kobashi, S. Baar, T. Kurosawa, M. Oda, M. Ido, N. Momono
  • Journal Title: Journal of Superconductivity and Novel Magnetism Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10948-017-4010-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Out-of-Plane Disorder Effects on the Energy Gaps and Electronic Charge Order in Bi2Sr1.7R0.3CuO6+delta (R = La and Eu) (2016)
  • Author(s): T. Kurosawa, K. Takeyama, S. Baar, Y. Shibata, M. Kataoka, S. Mizuta, H. Yoshida, N. Momono, M. Oda, M. Ido
  • Journal Title: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Volume: 85 Pages: 044709
  • DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.85.044709
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 1/8 Anomaly and Charge Order in Dy-doped Bi2212 (2017)
  • Author(s): N. Momono
  • Organizer: ROME INTERNATIONAL CENTER FOR MATERIALS SCIENCE
  • Place of Presentation: The Conference Centre of the Hotel Continental Terme, Ischia(Napoli), Italy
  • Year and Date: 2017-06-05 – 2017-06-10
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Bi2Sr2-xEuxCu6+dにおける電荷秩序と擬ギャップ (2017)
  • Author(s): 開米望，S. Baar，河村一磨，小林侑幹，小橋知沙登，桃野直樹，雨海有祐，髙野英明，黒澤徹，小田研，伊土政幸
  • Organizer: 応用物理学会北海道支部
  • Place of Presentation: 北見工業大学（北見市，北海道）
  • Year and Date: 2017-01-07 – 2017-01-08
• [Presentation] 銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2Ca1-xDyxCu2O8+dにおける電荷秩序と擬ギャップ (2017)
  • Author(s): 小橋知沙登，開米望，河村一磨，小林侑幹，桃野直樹，髙野英明，松元和幸，黒澤徹，小田研，伊土政幸
  • Organizer: 応用物理学会北海道支部
  • Place of Presentation: 北見工業大学（北見市，北海道）
  • Year and Date: 2017-01-07 – 2017-01-08
• [Presentation] 銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+dの超伝導に対するDy添加効果 (2016)
  • Author(s): 河村一磨，小林侑幹，小橋沙登， S. Baar，松元和幸，桃野直樹，黒澤徹，小田研，伊土政幸
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（金沢市，石川県）
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 銅酸化物高温超伝導体Bi2Sr2-xLnxCuO6+d(Ln=La, Nd, Eu) の超伝導に対するSrサイト置換効果 (2016)
  • Author(s): 小林侑幹，河村一磨，S. Baar，開米望，桃野直樹，松元和幸，黒澤徹，小田研，伊土政幸
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（金沢市，石川県）
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] Dy-doping Effects on Cuprate High-Tc Superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+d (2016)
  • Author(s): K. Kawamura, Y. Kobayashi, C. Kobashi, S. Baar, K. Matsumoto, N. Momono, T. Kurosawa, M. Oda, and M. Ido
  • Organizer: Muroran-IT Rare Earth Workshop 2016
  • Place of Presentation: Rusutsu Resort & Convention, Rusutsu, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2016-06-11 – 2016-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of La- and Eu-substitutions in High Tc Superconductor Bi2Sr2CuO6+d (2016)
  • Author(s): Y. Kobayashi, K. Kawamura, S. Baar, N. Kaimai, N. Momono, K. Matsumoto, T. Kurosawa, M. Oda, and M. Ido
  • Organizer: Muroran-IT Rare Earth Workshop 2016
  • Place of Presentation: Rusutsu Resort & Convention, Rusutsu, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2016-06-11 – 2016-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 室蘭工業大学研究者データベースRD-SORAN 桃野直樹 研究活動業績
  • URL: http://rdsoran.muroran-it.ac.jp/html/100000079_ja.html#item_kenkyu_keyword_2