薄膜・ヘテロ構造における高温超伝導の研究：銅酸化物から鉄系高温超伝導体まで

薄膜和异质结构高温超导研究：从铜氧化物到铁基高温超导体

• 批准号: 17J04453
• 负责人: 窪田 大
• 金额: $ 0.58万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04453/
• 关键词: 強相関電子系; 超伝導

本研究では、La2CuO4を母物質としたホールドープ量の異なる銅酸化物高温超伝導体の金属相と絶縁相の界面において、Tcが金属側のドープ量に依らずバルクにおける最適ドープでの最高転移温度にピン留めされる現象[1]の機構理解を試みた。通常、ホールドープされたLa2CuO4では、Tcがドープ量に対してドーム形の依存性を示すことが知られ、このようなTcのピン留め現象はバルクにはないヘテロ界面特有の現象と考えられる。最近の絶対零度計算によって、金属相と絶縁相からなるヘテロ界面において、相分離不安定性が超伝導秩序のドーピング非依存性を引き起こしている可能性が示唆された[2]。これにより相分離不安定領域のホール密度を持った層は実現されず、実際には相分離領域外の境界までホール密度が押し出される為にTcがピン留めされる、というメカニズムが提唱されている。しかし、このメカニズムを理論的に検証するには有限温度計算による相分離・超伝導領域の解明が不可欠である。このような背景から、本研究はハバード模型に対してクラスター動的平均場理論を適用し、絶縁相側と金属相の間の相分離領域に加え、d波超伝導領域を明らかにした。その結果、絶縁相側の超伝導領域は全て相分離で覆われ、実際に実現される超伝導転移温度は金属相側の相分離境界付近で最大となることが明らかになった。このことは、提唱されたメカニズムが有限温度においても成立し、実験結果を説明することを示唆している。さらに、実験の状況を再現した5層からなるヘテロ界面をハバード模型の枠組みで計算し、実際に界面のホール密度が相分離領域境界まで押し出されることを有限温度において確認した。[1] J. Wu et al., Nat. Mater. 12, 877 (2013)[2] T. Misawa et al., Sci. Adv. 2, e1600664 (2016).

In this study, we attempted to understand the mechanism [1] of the phenomenon in which Tc is pinned to the maximum transition temperature at the optimum doping of the bulk at the interface between the metal phase and the insulating phase of copper oxide high-temperature superconductors with different hole doping amounts using La2CuO4 as the base material, regardless of the amount of doping on the metal side.众所周知，在孔掺杂的LA2CUO4中，TC表现出对掺杂量的圆顶形的依赖性，而TC的这种固定现象被认为是异性恋中独有的现象，在散装中未发现。最近的绝对零计算表明，相位分离的不稳定性可能会导致在由金属和绝缘阶段组成的异质界面上超导顺序的独立性[2]。这导致了一种机制，在该机制中，没有实现相分离的不稳定区域中孔密度的层，实际上，由于孔密度被挤出到相分开区域以外的边界，因此TC被固定了。但是，为了对该机制进行理论验证，必须通过有限的温度计算来阐明相分离和超导区域。在这种背景下，本研究将集群动态平均场理论应用于哈伯德模型，除了绝缘相和金属相之间的相分离区域外，还揭示了D波超导区域。结果，揭示了绝缘相位的所有超导区域都被相分离覆盖，并且实际的超导过渡温度在金属相侧的相分离边界附近最大。这表明所提出的机制即使在有限温度下也是如此，从而解释了实验结果。此外，使用Hubbard模型的框架计算了一个五层异质面重现实验情况，并在有限温度确认界面的孔密度实际上被挤出到相位分离区域的边界。 [1] J. Wu等，Nat。母校。 12，877（2013）[2] T. Misawa等，Sci。 ADV。 2，E1600664（2016）。

项目成果

電子相関とスピン軌道相互作用が生み出すSrRuO3の磁気異方性

电子关联和自旋轨道相互作用产生的 SrRuO3 磁各向异性

• 发表时间: 2017
• 作者: 窪田大;Liang Si; Karsten Held; 今田正俊
• 通讯作者: 今田正俊