フラットバンドを持つ新しい超伝導体創生の試み

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強相関電子系物質において、フェルミレベルの分散を平坦化することは、その強相関効果を顕在化させる働きがある。特に顕在化する物性として強磁性と超伝導が考えられる。特に高温超伝導体においては、フェルミレベル近傍でk=(π,0),(0,π)での分散が平坦化している。また理論的観点からも、フェルミレベルの分散を平坦化すると1粒子励起が抑制され、2粒子励起が高められ超伝導に有利であると考えられている。以上の背景のもと、我々は銅酸化物を取り上げ以下に示す3つの物質群での超伝導開発を行った。1)Liebモデルを基礎とした物質開発-Ba_8Ca_<16/15>Cu_<64/15>O_y(CO_3)_<2.66>-Ba_8Ca_<16/15>Cu_<64/15>O_y(CO_3)_<2.66>の結晶構造はCuO_2二次元面内のCuサイトがCO_3基で1/4置換された既知の物質であり、その電気伝導性は絶縁体である。このBa_8Ca_<16/15>Cu_<64/15>O_y(CO_3)_<2.66>のCa^<2+>サイトをNa^+で置換し、ホール・キャリアを注入し超伝導化を試みた。その結果、T_c=117Kから超伝導性が確認された。Ba-Ca-Cu-O-CO_3系では既知の超伝導体(T_c=110K)が存在するが、XRDからは既知物質は確認されておらず、Ba_8Ca_<16/15>Cu_<64/15>O_y(CO_3)_<2.66>による超伝導の可能性は高い。現在、相の特定を行っている。2)団子格子モデルに基づく物質開発-PrBa_<2-x>A_xCu_3O_y (A=Ca, La)-PrBa_2Cu_3O_yはYBa_2Cu_3O_yと同じ結晶構造を有しているにも関わらず超伝導が出現しない物質である。我々はこのPrBa_2Cu_3O_yに過剰酸素を注入し、CuO鎖を2次元面とすることにより、超伝導化を目指した。結果、金属的伝導は示すが、測定最低温である5Kまで超伝導は確認されていない。3)平坦なバンド構造が期待される物質開発-LaCuOCh (Ch=S, Se, Te)-我々は、理論的モデル物質のみではなく、平坦なバンド構造を有する物質として知られているLaCuOCh (Ch=S, Se, Te)を母体とした超伝導体開発も行った。La^<3+>サイトをSr^<2+>等で置換し、ホール・キャリアコントロールを行った。現在のところ金属的な伝導を示すものの、超伝導は確認されていない。