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  研究課題の紹介
鉄ニクタイド系高温超伝導体の磁気共鳴法による超伝導発現機構の解明

氏名
小堀 洋 役職 教授
所属 千葉大学 大学院理学研究科
研究室URL http://physics.s.chiba-u.ac.jp/teion/index.html
※所属・役職名は研究参加期間終了時点のものとなります。

研究実施の概要(終了報告書より抜粋)

1)実施概要

 本研究グループは, BaFe2As2及びホールドープ系(Ba1-xKx)Fe2As2 (0 ≦ x ≦ 1)を中心に,産総研グループと協力して単結晶の育成と物性評価をおこないながら研究を進めてきた。この系は多結晶試料の結果が報告されていたが,アルカリ金属の取扱いが困難なため, K高濃度側で良質な単結晶が得られていなかった。我々は,(K-As)系の自己フラックスを用いて(Ba1-xKx)Fe2As2の良質な単試料を全領域にわたり作製することに成功し,以下の結果を得た。

1. 超伝導エネルギーギャップ構造について
(Ba1-xKx)Fe2As2の超伝導相において,Kの低濃度領域x = 0.4付近では超伝導転移温度Tcが高く等方的な超伝導ギャップの存在が多数の研究で指摘されている。我々は他端のKFe2As2において,超伝導ギャップに線状のノードを持つ大きなギャップと非常に小さなギャップから成るマルチギャップ構造が存在することを核スピン格子緩和率1/T1 (NMR)と比熱測定から指摘した。この結果は他のグループとの磁場侵入長λ,熱測定の共同研究で確定されており、引き続きμSR,中性子線回折等を用いて詳しい超伝導ギャップ構造を調べている。xの値がx = 0.4から増加すると大きな超伝導ギャップは緩やかに減少し、小さな超伝導ギャップはフェルミ面の電子ポケットが消失する領域でほぼ零に急激に減少する(NMR, ALPES)。

2. 反強磁性スピンの揺らぎについて
 (Ba1-xKx)Fe2As2の全領域の常伝導状態で,反強磁性のスピン揺らぎが観測される(NMR:1/T1測定)。1/T1の大きな異方性は,ストライブ型の反強磁性スピン揺らぎの存在を示している。Kの高濃度領域x > 0.6において,スピン系の励起にギャップを伴う熱励起が観測され,x = 1ではギャップ型の熱励起は消える。この熱励起の変化は,Kによるホールドープに伴うフェルミ面の構造の変化,特にフェルミ面の電子ポケットの消失に伴うバンド構造の変化を強く反映する。

3.  BaFe2As2における圧力誘起超伝導
BaFe2As2,における高圧下の反強磁性の消失や超伝導相の出現の様子をキュービックアンビル装置を用いて15 GPa,ブリッジマンアンビルセルで8 GPaまで調べた。Ba122系において,構造/磁気相転移は圧力の静水圧性に極めて敏感である。 静水圧性が高い場合には,超伝導相が10 GPa以上の圧力で発生する一方で,僅かの異方性圧力が存在により,直ぐに3 GPa まで超伝導相の出現が低下する。この静水圧性に敏感な性質は,ホールドープ系(Ba1-xKx)Fe2As2の圧力誘起相でも同様である。




2)顕著な成果

1)

概要: (Ba1-xKx)Fe2As2の超伝導相の端x = 1(KFe2As2)が,超伝導ギャップに線状のノードが存在する大きなギャップと非常に小さなギャップから構成されるマルチギャップ超伝導体であることを示した。

2)

ホールドープ系の(Ba1-xKx)Fe2As2の常伝導状態で,1/T1はストライブ型の反強磁性スピン揺らぎの存在を示す。また、ホールドープに伴うフェルミ面の構造の変化,特にフェルミ面の電子ポケットの消失を反映するギャップ的な温度変化が観測される。

3)

概要:BaFe2As2における圧力誘起超伝導相が,静水圧性が高い場合は10 GPa以上の圧力で発生し,僅かの圧力の異方性の存在により直ぐに3 GPa まで出現が低下する。BaFe2As2の構造/磁気相転移が,圧力の静水圧性に異常に敏感な事を反映するためである。


  



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