Research of superconducting mechanism of unconventional superconductivity by ultrahigh resolution soft x-ray laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy

基于超高分辨率软X射线激光角分辨光电子能谱研究非常规超导超导机理

• 批准号: 19J11310
• 负责人: 橋本 嵩広
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11310/
• 关键词: 鉄系超伝導体; BCS-BECクロスオーバー; レーザー角度分解光電子分光; 極低温

弱い引力相互作用による超伝導と、強い引力相互作用による超流動の間のBCS-BECクロスオーバーについて調べるために、極低温超高分解能レーザー角度分解光電子分光を用いて鉄系超伝導体FeSe1-xSxの超伝導状態での電子構造を研究してきた。本研究について、筆頭著者として論文を執筆し、当該年度にScience Advances誌に掲載された。研究の具体的な内容について述べる。xを大きくすることで、超伝導相でのブルリアンゾーン中心のホールバンドの分散形状が下凸（BCS的）から上凸（BEC的）に変わっていくことを観測した。また、x = 0.21では超伝導転移温度よりも高温から状態密度にギャップ（擬ギャップ）が開くことを観測した。これらは、xを大きくすることでBCS状態からBEC状態に変わっていくことを示す証拠である。BCS-BECクロスオーバーの制御パラメータとしては、超伝導ギャップとフェルミエネルギーの比が用いられてきた。驚くべきことに、BCS-BECクロスオーバーとこの制御パラメータの振る舞い方がシングルバンドの場合の計算と比べて実験結果が逆であることが明らかになった。この理由として、超伝導ギャップを観測しているホールバンドと、ブルリアンゾーン中心にフェルミ準位より低エネルギー側に存在するもう一つのホールバンドの相互作用が考えられる。実際、xを大きくすることで二つのバンドのエネルギー差は小さくなっていることが観測され、低エネルギー側のバンドが超伝導のペアリングへの関与が大きくなることでBEC状態が実現していると理解することができる。本研究は、固体電子系において初めてBEC超伝導状態を発見したものと言える。

为了研究由于较弱的有吸引力的相互作用而引起的超导性的BCS-BEC跨导率，我们已经使用低温超级分辨率分辨率激光分辨率光电流光谱光谱镜研究了超导状态下基于铁的超导体FESE1-XSX的电子结构。他作为主要作者写了一篇有关这项研究的论文，并发表在当年的《科学进步》杂志上。研究的具体内容将得到解释。通过增加x，可以观察到超导相位从downconvex（类似BCS）到UpConvex（BEC Like）的超导相变化的布鲁利亚区中心的孔带的分散形状。此外，观察到一个差距（伪PSEUDOGAP）从高于超导过渡温度到X = 0.21的状态密度的温度高。这些证据表明，从BCS状态到BEC州的X变化增加。超导间隙与费米能的比率已被用作BCS-BEC交叉的控制参数。令人惊讶的是，与单个频段的计算以及BCS-BEC交叉的表现相比，实验结果是逆的。其原因是孔带之间的相互作用，该孔带观察了超导间隙和位于费米水平下部能量侧的布鲁利亚区中心的另一个孔带。实际上，观察到，通过增加x可以减少两个频段之间的能量差，并且可以理解的是，通过增加频段在超导配对中的频段的参与来实现BEC状态。可以说这项研究是在固态电子系统中首次发现BEC超导状态。

项目成果

Spintronic superconductor in a bulk layered material with natural spin-valve structure

• 发表时间: 2020-01
• 期刊: arXiv: Superconductivity
• 作者: S. Sakuragi;S. Sasaki;R. Akashi;R. Sakagami;K. Kuroda;C. Bareille;T. Hashimoto;T. Nagashima;Y. Kinoshita;Y. Hirata;M. Shimozawa;S. Asai;T. Yajima;S. Doi;N. Tsujimoto;S. Kunisada;R. Noguchi;K. Kurokawa;N. Azuma;K. Hirata;Y. Yamasaki;H. Nakao;T. Kim;C. Cacho;T. Masuda;M. Tokunaga;H. Wadati;K. Okazaki;S. Shin;Y. Kamihara;M. Yamashita;T. Kondo

ボース・アインシュタイン凝縮による超伝導を初めて確認

首次证实玻色-爱因斯坦凝聚导致的超导性

東京大学物性研究所 辛研究室

东京大学固体物理研究所申实验室

東京大学物性研究所 岡崎研究室

东京大学固体物理研究所冈崎实验室

Manifestation of the multiband nature in the BCS-BEC crossover of FeSe1-xSx

FeSe1-xSx 的 BCS-BEC 交叉中多频带性质的表现

• 发表时间: 2020
• 作者: Takahiro Hashimoto;Yuichi Ota;Akihiro Tsuzuki;Tsubaki Nagashima;Akiko Fukushima;Shigeru Kasahara;Yuji Matsuda;Kohei Matsuura;Yuta Mizukami;Takasada Shibauchi;Shik Shin;Kozo Okazaki
• 通讯作者: Kozo Okazaki