多層系高温超伝導体の角度分解光電子分光による研究

利用角分辨光电子能谱研究多层高温超导体

• 批准号: 10J01190
• 负责人: 出田 真一郎
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J01190/
• 关键词: 銅酸化物高温超伝導体; 鉄系高温超伝導体; 角度分解光電子分光; 電子構造; 超伝導ギャップ; 擬ギャップ; フェルミアーク; 不純ドープ型BaFe_2As_2

高温超伝導体の基礎研究において究極の目的は、超伝導機構を解明し、室温超伝導を実現することである。現時点で、超伝導転移温度T_cの最高記録は高圧下のHg系銅酸化物高温超伝導体でT_c～169Kを達成し、近年発見された鉄系高温超伝導体では、Tc～55Kが報告されている。しかしながら、更に高い君を実現するためには、物質設計の指針が必要であり、微視的な超伝導機構の解明が強く望まれる。銅酸化物高温超伝導体では、CuO_2面の枚数の増加とT_cとの関連を明らかにするために、3枚のCuO_2面をもち、高いT_c(～110K)を示すBi系銅酸化物高温超伝導体Bi2223の電子構造を、角度分解光電子分光(ARPEs)を用いて詳細に調べた。Bi2223では、超伝導状態と、常伝導状態で観測されたエネルギーギャップ、及びエネルギーギャップの存在しない波数領域(フェルミアーク領域)の間に関係を見出だし、Tcを決定する重要な秩序パラメータを見出だした。その結果は、論文にまとめられ、Physical Review Bに受理された。鉄系高温超伝導体では、母物質BaFe_2As_2のFeサイトにNi,Cu,Znを不純物ドープした、電子ドープ型鉄系超伝導体の電子構造を、ARPESを用いて観測し、不純物ドープが超伝導に与える影響について詳細に調べた。一般に電子ドープ型鉄系超伝導体は、電子がFeAs層にドープされることにより、電子フェルミ面の体積は大きくなる一方で、ホール面のそれは小さくなると予想されるが、CuをドープしたBaFe_2As_2の電子フェルミ面の体積はCuの量に関わらずほとんど変化しなかった。ZnをドープしたBaFe_2As_2では、母物質で観測されている反強磁性秩序によるブリルアンゾーンの折りたたみによるバンド分散の折り返し構造が明瞭に観測され、またホール面、電子面が観測された。このことは、不純物置換によりドープされた電子の振る舞いを理解するための、重要な知見を得たと考えられる。

高温超导体基础研究的最终目标是阐明超导性机制并实现室温超导性。目前，在高压下，在高温Hg的氧化铜超导体下，超导过渡温度T_C的最高记录已达到，近年来发现高温铁的超导体的TC至55K。但是，为了实现更高的力量，需要进行材料设计准则，并且非常需要阐明微观超导机制。在高温氧化铜超导体中，为了阐明Cuo_2表面数量的增加与T_C的增加，T_C（T_C）的电子结构（基于BI基的高温氧化铜氧化铜超导体BI2223 （arpes）。在BI2223中，我们发现了超导状态，在正常状态下观察到的能量间隙与没有能量隙的波数区域（Fermiarc区域）之间的关系，并发现了确定TC的重要顺序参数。将结果汇编成一篇论文，并通过物理审查B接受。在基于铁的高温超导体中，在母体材料BAFE_2AS_2的Fe位点用Ni，Cu和Zn掺杂了电子掺杂的铁的超导体的电子结构。通常，在电子掺杂铁的超导体中，当电子掺杂到群体层中时电子费米表面的体积会增加，而孔表面的体积预计将较小，但是Cu掺杂的BAFE_2AS_2的电子表面的体积并没有改变Cu的量不大。在Zn掺杂的BAFE_2AS_2中，由于在基质材料中观察到的反铁磁体折叠而引起的频带分散折叠结构清楚地观察到，并且还观察到孔表面和电子表面。人们认为这已经获得了重要的知识，以了解杂质替代掺杂的电子的行为。

项目成果

Relationship between the Fermi Arc Length, Energy Gap, and Superconducting Transition Temperature in the high-Tc Cuprate Superconductors observed by ARPES

ARPES观测的高温铜酸盐超导体费米弧长、能隙和超导转变温度之间的关系

• 发表时间: 2010
• 作者: 出田真一郎;高島憲一;橋本信;吉田鉄平;藤森淳;安斎太陽;藤田泰輔;中島陽祐;井野明洋;有田将司;生天目博文;谷口雅樹;小野寛太;久保田正人;D.H.Lu;Z.-X.Shen;小嶋健児;内田慎一;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎
• 通讯作者: 出田真一郎

電子ドープ型鉄系超伝導体Ba(Fe_<1-x>T_x)_2As_2(T=Ni,Cu,Zn)のFeサイト置換効果

电子掺杂铁基超导体Ba(Fe_<1-x>T_x)_2As_2(T=Ni,Cu,Zn)中Fe位取代效应

• 发表时间: 2012
• 作者: 出田真一郎;高島憲一;橋本信;吉田鉄平;藤森淳;安斎太陽;藤田泰輔;中島陽祐;井野明洋;有田将司;生天目博文;谷口雅樹;小野寛太;久保田正人;D.H.Lu;Z.-X.Shen;小嶋健児;内田慎一;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎
• 通讯作者: 出田真一郎

Electronic Structre of the Electron-Doped Ba(Fe_<1-x>TM_x)_2As_2(TM=Ni, Cu) Observed by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy

角分辨光电发射光谱观察电子掺杂Ba(Fe_<1-x>TM_x)_2As_2(TM=Ni, Cu)的电子结构

• 发表时间: 2011
• 作者: 出田真一郎;高島憲一;橋本信;吉田鉄平;藤森淳;安斎太陽;藤田泰輔;中島陽祐;井野明洋;有田将司;生天目博文;谷口雅樹;小野寛太;久保田正人;D.H.Lu;Z.-X.Shen;小嶋健児;内田慎一;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎
• 通讯作者: 出田真一郎

Three dimensional Fermi surfaces of iron-based superconductor Ba(Fe_<1-x>Ni_x)_2As_2 0bserved by ARPES

ARPES观测到的铁基超导体Ba(Fe_<1-x>Ni_x)_2As_2 0b的三维费米面

• 发表时间: 2010
• 作者: 出田真一郎;高島憲一;橋本信;吉田鉄平;藤森淳;安斎太陽;藤田泰輔;中島陽祐;井野明洋;有田将司;生天目博文;谷口雅樹;小野寛太;久保田正人;D.H.Lu;Z.-X.Shen;小嶋健児;内田慎一;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎
• 通讯作者: 出田真一郎

角度分解光電子分光によるBa(Fe_<1-x>Cu_x)_2As_2の電子構造観測

角分辨光电子能谱观察Ba(Fe_<1-x>Cu_x)_2As_2电子结构

• 发表时间: 2011
• 作者: 出田真一郎;高島憲一;橋本信;吉田鉄平;藤森淳;安斎太陽;藤田泰輔;中島陽祐;井野明洋;有田将司;生天目博文;谷口雅樹;小野寛太;久保田正人;D.H.Lu;Z.-X.Shen;小嶋健児;内田慎一;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎;出田真一郎
• 通讯作者: 出田真一郎