Research of superconducting mechanism of unconventional superconductivity by ultrahigh resolution soft x-ray laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy

基于超高分辨率软X射线激光角分辨光电子能谱研究非常规超导超导机理

基本信息

批准号：
19J11310
负责人：
橋本嵩広
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

弱い引力相互作用による超伝導と、強い引力相互作用による超流動の間のBCS-BECクロスオーバーについて調べるために、極低温超高分解能レーザー角度分解光電子分光を用いて鉄系超伝導体FeSe1-xSxの超伝導状態での電子構造を研究してきた。本研究について、筆頭著者として論文を執筆し、当該年度にScience Advances誌に掲載された。研究の具体的な内容について述べる。xを大きくすることで、超伝導相でのブルリアンゾーン中心のホールバンドの分散形状が下凸（BCS的）から上凸（BEC的）に変わっていくことを観測した。また、x = 0.21では超伝導転移温度よりも高温から状態密度にギャップ（擬ギャップ）が開くことを観測した。これらは、xを大きくすることでBCS状態からBEC状態に変わっていくことを示す証拠である。BCS-BECクロスオーバーの制御パラメータとしては、超伝導ギャップとフェルミエネルギーの比が用いられてきた。驚くべきことに、BCS-BECクロスオーバーとこの制御パラメータの振る舞い方がシングルバンドの場合の計算と比べて実験結果が逆であることが明らかになった。この理由として、超伝導ギャップを観測しているホールバンドと、ブルリアンゾーン中心にフェルミ準位より低エネルギー側に存在するもう一つのホールバンドの相互作用が考えられる。実際、xを大きくすることで二つのバンドのエネルギー差は小さくなっていることが観測され、低エネルギー側のバンドが超伝導のペアリングへの関与が大きくなることでBEC状態が実現していると理解することができる。本研究は、固体電子系において初めてBEC超伝導状態を発見したものと言える。

为了研究弱吸引相互作用导致的超导性和强吸引相互作用导致的超流动性之间的 BCS-BEC 交叉，我们使用低温超高分辨率激光角分辨光电子能谱来研究铁基超导体 FeSe1-xSx。超导态的电子结构。关于这项研究，我以第一作者的身份写了一篇论文，发表在同年的《Science Advances》杂志上。描述研究的具体内容。通过增加x，我们观察到超导相布里渊区中心空穴带的色散形状从下凸（类BCS）变为上凸（类BEC）。此外，在 x = 0.21 时，我们观察到在高于超导转变温度的温度下，态密度中会出现一个能隙（赝能隙）。这些是BCS状态通过增加x改变到BEC状态的证据。超导能隙与费米能量之比已被用作BCS-BEC交叉的控制参数。令人惊讶的是，实验结果表明，与单频带情况下的计算相比，BCS-BEC 交叉和该控制参数的行为方式相反。其原因被认为是观察到超导能隙的空穴能带与存在于布里渊区中心且比费米能级低能量侧的另一个空穴能带之间的相互作用。事实上，已经观察到，通过增加x，两个能带之间的能量差变得更小，并且较低能带更多地参与超导配对，从而可以理解BEC状态。这项研究可以说是首次在固态电子系统中发现BEC超导性。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Manifestation of the multiband nature in the BCS-BEC crossover of FeSe1-xSx

FeSe1-xSx 的 BCS-BEC 交叉中多频带性质的表现

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahiro Hashimoto; Yuichi Ota; Akihiro Tsuzuki; Tsubaki Nagashima; Akiko Fukushima; Shigeru Kasahara; Yuji Matsuda; Kohei Matsuura; Yuta Mizukami; Takasada Shibauchi; Kozo Okazaki; Shik Shin
通讯作者：
Shik Shin

Spintronic superconductor in a bulk layered material with natural spin-valve structure

具有自然自旋阀结构的块状层状材料中的自旋电子超导体

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Sakuragi; S. Sasaki; R. Akashi; R. Sakagami; K. Kuroda; C. Bareille; T. Hashimoto; T. Nagashima; et al.
通讯作者：
et al.

Photo-induced possible superconducting state with long-lived disproportionate band filling in FeSe

FeSe 中长寿命不成比例能带填充的光诱导可能超导状态

DOI：
10.1038/s42005-019-0219-4
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takeshi Suzuki*; Takashi Someya; Takahiro Hashimoto; Shoya Michimae; Mari Watanabe; Masami Fujisawa; Teruto Kanai; Nobuhisa Ishii; Jiro Itatani; Shigeru Kasahara; Yuji Matsuda; Takasada Shibauchi; Kozo Okazaki*;Shik Shin*
通讯作者：
Shik Shin*

東京大学物性研究所　辛研究室

东京大学固体物理研究所申实验室