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多層型銅酸化物高温超伝導体の電子状態の研究

多层铜酸盐高温超导体中电子态的研究

基本信息

批准号：
20J12979
负责人：
國定聡
金额：
$ 1.09万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12979/
关键词：
銅酸化物高温超伝導体角度分解光電子分光オゾンアニール

项目摘要

銅酸化物高温超伝導体の未解決問題の中で最も重要な問題として、「母物質であるモット絶縁体中の反強磁性電子と、キャリアを注入することで発現する高温超伝導電子との関係」が挙げられます。銅酸化物高温超伝導体は母物質であるモット絶縁体にキャリア注入することで超伝導が発現します。そのため、「反強磁性の中で超伝導電子が共存できるのか」、それとも「反強磁性を乱さなければ超伝導電子は形成されないのか」、という論争が生じました。この論争はそれらのフェルミ面の特徴から「小さなフェルミ面」と「大きなフェルミ面」問題と呼ばれます。しかし、先行研究では、「小さなフェルミ面」とも「大きなフェルミ面」とも異なる、アーク状のフェルミ面が観測されており、どちらが正しいか分かっておりませんでした。そこで本研究で我々は、構造的に平らでかつ電荷分布が均一で綺麗な超伝導結晶面を内部にもつ5層型の銅酸化物高温超伝導体に着目し、高いエネルギー分解能を持つレーザーを用いた角度分解光電子分光による電子構造の精密観測と強い磁場を用いた量子振動測定により、反強磁性の中で高温超伝導電子が共存していることを観測しました。これらの結果はこれまでの多くの先行研究で見せていた理論と実験間、または異なる手法の実験間での食い違いの結果とは異なり、非常に良い実験結果の一致を見せています。当該年度ではこの研究成果について、世界的に非常に権威のある学術誌であるScienceに特別研究員が第一著者の論文が掲載されました。またこの研究成果は日刊工業新聞「銅酸化物高温超電導体、反強磁性を形成東大など解明」(2020/10/7 05:00)に掲載されました。また、令和2年度の研究計画である、多層型銅酸化物高温超伝導体において、広範囲のドープ領域での電子構造の観測から高温超伝導機構の解明を目指し、オゾン・真空アニール機構の設計、建設を行いました。

The most important unsolved problem of copper acid high temperature superconductivity is "the relationship between antiferromagnetic electrons in parent materials and high temperature superconductivity electrons." Copper Acid High Temperature Superconductor is the parent substance of copper oxide. The debate on antiferromagnetism, superconductivity electron blue shift, antiferromagnetism and superconductivity electron formation has arisen. This argument is divided into two parts: the characteristics of "small" and "large". The first research is to "small" and "big", and the second is to "small" and the third is to "big". In this paper, we study the structure of copper oxides with uniform charge distribution, excellent superconductivity and crystal surface, and the internal structure of copper oxides with 5 layers. The high-temperature superconductivity is characterized by high decomposition energy, high resolution angle, photoelectron spectroscopy, accurate measurement of electronic structure, high magnetic field, quantum vibration measurement, and blue shift of antiferromagnetism. The results of this study are consistent with those of previous studies. When the research results of this year are published, the world's extraordinary achievements are published in the academic journal of Science and the first author's paper is published. The results of this research were published in the Journal of Industry News,"The formation of copper oxides at high temperature superconductors and antiferromagnetism"(2020/10/7 05:00). The research plan for 2010 - 2011 is to design and construct multilayer copper oxides for high temperature superconducting devices.