強い相対論効果を持つ層状化合物におけるエキゾチック超伝導の研究

具有强相对论效应的层状化合物的奇异超导研究

基本信息

批准号：
15J11876
负责人：
大川顕次郎
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度のβ-PdBi2およびPdTe2の研究で得られた知見から、金属相におけるトポロジカル電子相の開拓を目的として、半金属ベースの物質設計の指針を立て、実験実証に適した新たな物質の探索を行った。特にスピン軌道相互作用の強いビスマス化合物に着目し、純良単結晶を用いた、強い相対論効果が誘起する特異な超伝導および常伝導（磁気輸送）特性の観測を目標とした。層状半金属InBiについて、従来の報告より残留抵抗比が数倍高い単結晶を育成し、極低温抵抗率測定を行ったところ、超伝導は観測されなかった一方で、低温において30,000 %を超える正の巨大磁気抵抗の観測に成功した。一般的なtwo-carrier modelを用いて輸送特性解析を行い、電子と正孔の優れたキャリアバランスが一つの起源となることを明らかにした。第一原理電子状態計算から、強いスピン軌道相互作用により、特定の結晶対称点においてフェルミレベル近傍に3D-Dirac分散が現れることが分かり、巨大磁気抵抗に寄与していることが示唆された。さらに、共同研究として角度分解光電子分光測定から表面およびバルク電子構造を観察し、InBiが新たなトポロジカル半金属である可能性を示唆する結果を得た。層状超伝導体α-PdBi2について、単結晶を用いた極低温までの抵抗率測定を行い、バルク超伝導パラメータを決定した。また、共同研究を行い、磁場侵入長測定による詳細な超伝導対称性の考察を行った。第一原理電子状態計算からはトポロジカル電子状態の存在が示唆され、新たなトポロジカル超伝導体候補物質として期待できる知見を得た。

今年，根据去年从β-PDBI2和PDTE2研究获得的发现，我们为设计半金属材料的设计制定了指南，目的是在金属相中开发拓扑电子相，并搜索适合实验示范的新材料。特别是，我们专注于具有较强自旋轨相互作用的二氧化碳化合物，旨在观察使用纯单晶体强烈相对效应引起的独特超导性和正常电导率（磁运输）特性。当对层次的半含INBI的单个晶体比上一个报告中报道的单个晶体高出几倍，并且测量了低温电阻率，未观察到超导性，但是在低温下，较大的阳性磁磁性超过30,000％的观察成功。我们使用一般的两载波模型对运输特性进行了分析，发现一个源自电子和孔之间的出色载体平衡。第一原理电子状态计算表明，在特定的晶体对称点处，强烈的自旋轨道相互作用导致费米水平附近的3D-DIRAC分散剂，这表明它们有助于巨型磁场。此外，作为一项联合研究，我们从角度分辨光电子光谱法观察到了表面和散装电子结构，并获得了结果，这表明INBI可能是一种新的拓扑半学。使用单晶体测量分层超导体α-PDBI2的电阻率，直至极低温度，以确定大量超导性参数。此外，通过测量磁场穿透长度来详细研究协作研究以详细检查超导性对称性。第一原理电子状态计算表明存在拓扑电子状态，我们已经获得了可以预期作为一种新的拓扑超导体候选物质的知识。