空間反転対称性の人工制御による新奇超伝導状態の探索

通过空间反演对称性的人工控制寻找新的超导态

• 批准号: 20654031
• 负责人: 芝内 孝禎
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20654031/
• 关键词: 超格子構造; 空間反転対称性; f電子系; 強相関電子系; FFLO状態; 量子臨界点; 異方的超伝導; エピタキシャル成長

本研究の目的は、空間反転対称性が破れている結晶構造を持つ重い電子系超伝導体において期待されている新奇超伝導状態に対する新しい切り口として、重い電子系の薄膜作製技術を用いて、前例のない手法により人工的に重い電子超伝導体の空間反転対称性を制御し、新奇超伝導状態が起こるかどうかの検証をおこなうことである。本年度の成果としては、昨年度に確立した薄膜成長装置であるMBEシステムのさらなる改良をおこない、1桁程度の高真空化を実現し、反強磁性体CeIn3と同じ結晶構造を持つ通常金属LaIn3の超格子構造の高品質化を達成した。CeIn3層の厚みの減少とともに反強磁性温度が低下し、CeIn3層の厚みが2単位格子程度で量子臨界点を示唆する非フェルミ液体的振る舞いを観測した。さらに磁場をかけることにより、この非フェルミ液体的振る舞いが通常の振る舞いに戻ることを明らかにした。この結果は、次元性という新しいチューニンバパラメータにより、反強磁性秩序を制御し、量子臨界点を実現できることを世界で初めて示すものである。結果をまとめたものがサイエンス誌に出版され、世界的に高く評価されている。さらに、この技術を用いて、CeCoIn5のエピタキシャル成長に世界で初めて成功し、バルク単結晶と同等な超伝導特性を示す薄膜を作製した。また、CeIn3と格子マッチングのよい絶縁体MgF2の超格子構造において、空間反転対称性が破れていることを明らかにしたこの系においては現時点ではエピタキシャル成長には至っていないが、今後の成膜条件の絞り込みによって空間反転対称性の破れた系のエピタキシャル超格子構造の創出が期待できる。

这项研究的目的是，使用重型电子薄膜生产技术，使用了一种新的超导状态，该新的超导状态预计在具有晶体结构的重型电子超导体中，空间逆转对称性被撕裂。电子超导体的空间逆转对称性，该对象通过没有方法的方法人为地重，并验证是否发生了新的超导状态。由于今年的结果，MBE系统是去年建立的薄膜增长设备，进一步改善，实现了一个数字，并且具有与抗Strong磁体Cein33相同的晶体结构。晶格结构。随着Ceinin 3层的厚度减小，抗强度的磁温降低，而非FERM液体行为提出了一个量子临界点，具有约2个单位的CEIN3层厚度。此外，通过应用磁场，已经发现这种非Fermi液体行为恢复到正常行为。结果是世界上第一个表明称为尺寸Tunimo参数的新Tunimo参数可以控制反弦磁序并达到量子临界点。该结果的摘要已发表在《科学》杂志上，并在全球范围内进行了高度评估。此外，使用这项技术，我们在Cecoin5的外延生长世界中首次在世界上取得了成功，并制作了一部薄膜，显示出与散装单晶相同的超导特征。此外，在这个系统中，揭示了空间逆转对称性已在绝缘子的超级局部结构中被撕裂，MGF2具有良好的CEIN3和晶格匹配，尚未成长为外延，但是膜制备条件在薄膜制备条件下狭窄未来。

项目成果

Microwave Surface-Impedance Measurements of the Magnetic Penetration Depth in Single Crystal Bal-xKxFe2As2 Superconductors : Evidence for a Disorder-Dependent Superfluid Density

单晶 Bal-xKxFe2As2 超导体中磁穿透深度的微波表面阻抗测量：无序相关超流体密度的证据

• 发表时间: 2009
• 期刊: Phys.Rev.Lett. 102
• 作者: 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
• 通讯作者: Y.Matsuda

Evolution of the Fermi Surface of BaFe2(Asl-xPx)2 on Entering the Superconducting Dome

BaFe2(Asl-xPx)2进入超导穹顶时费米面的演化

• 发表时间: 2010
• 期刊: Phys.Rev.Lett. 104
• 作者: 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
• 通讯作者: A.Carrington

Tuning the Dimensionality of the Heavy Fermion Compound CeIn3

• DOI: 10.1126/science.1183376
• 发表时间: 2010-02-19
• 期刊: SCIENCE
• 影响因子: 56.9
• 作者: Shishido, H.;Shibauchi, T.;Matsuda, Y.
• 通讯作者: Matsuda, Y.

層状成長した重い電子系人工超格子による次元性制御

使用层状重电子人工超晶格进行维度控制

• 发表时间: 2009
• 作者: 宍戸寛明、安一樹、加藤智成、紺谷浩;芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司
• 通讯作者: 芝内孝禎、寺嶋孝仁、松田祐司

Non-Fermi Liquid Transport Properties in Fe-Pnictide and Heavy Fermion Materials

Fe-Pnictide 和重费米子材料中的非费米液体传输特性

• 发表时间: 2010
• 作者: 赤津光洋;倉上慶大;根本祐一;後藤輝孝;国井暁;Kentaro Hori;T. Shibauchi
• 通讯作者: T. Shibauchi