電子輸送現象、光学スペクトルを用いた鉄系超伝導体における電荷ダイナミクスの解明

利用电子传输现象和光谱阐明铁基超导体中的电荷动力学

• 批准号: 10J56172
• 负责人: 中島 正道
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J56172/
• 关键词: 鉄系超伝導体; 電子輸送現象; 光学スペクトル; 電荷ダイナミクス

本研究では、BaFe_2As_2とその類縁物質BaTM_2Pn_2の単結晶合成、ドーピング制御を行い、電子輸送現象、光学スペクトルを測定した。本年度の成果は以下の通りである。(1)正方晶相では、BaFe_2As_2は電気抵抗率も高く悪い金属であるが、類縁物質BaTM_2Pn_2は電気抵抗率も小さく良い金属である。本研究では、BaFe_2As_2とその類縁物質の光学スペクトルを測定し比較することにより、BaFe_2As_2の特殊性を明らかにした。BaFe_2As_2の低エネルギー領域の光学伝導度スペクトルはコヒーレントなドルーデ成分と非常に強い散乱を示すインコヒーレントな成分に分解できるが、ドルーデ成分の割合は非常に小さく、インコヒーレント成分が支配的である。それに対し、類縁物質のスペクトルではドルーデ成分が大きく支配的であり、電気抵抗率が低く、良い金属であることと符合する。(2)BaFe_2As_2におけるAsのP置換は等原子価置換であり、キャリア数の著しい増減は伴わないと考えられるが、高温域の電気抵抗率はP置換とともに大きく減少する。光学伝導度スペクトルの解析により、P置換は確かに等原子価置換として働いているがコヒーレントなキャリア数を増大させており、これが電気抵抗率の下がる原因であることを突き止めた。(3)非双晶化したBaFe_2As_2の電気抵抗率、光学スペクトル測定により、磁気・構造秩序相における面内異方性の本質は、直流伝導度(ドルーデ成分)ではなく、有限エネルギー領域に現れる異方的なギャップに起因するものであることが分かった。Coをドープしていくと、電気抵抗率の異方性が増大していく。光学伝導度スペクトルの解析から、ドーピングに伴い有限エネルギー領域の異方性は小さくなるがドルーデ成分が異方的になっており、導入されたCo原子が異方的な強い散乱体となっていることを示した。

This study で は, BaFe_2As_2 と そ の class try material BaTM_2Pn_2 の 単 crystallization synthesis, ド ー ピ ン グ suppression を い, electron transport phenomena, optical ス ペ ク ト ル を determination し た. The <s:1> achievements of this year are as follows: である である. (1) the tetragonal phase で は, BaFe_2As_2 は electric 気 high resistance rate も く 悪 い metal で あ る が, class try material BaTM_2Pn_2 気 は electricity resistance も small さ く good い metal で あ る. This study で は, BaFe_2As_2 と そ の class try material の optical ス ペ ク ト ル を determination し compare す る こ と に よ り, BaFe_2As_2 の particularity を Ming ら か に し た. Low BaFe_2As_2 の エ ネ ル ギ の ー field optical 伝 conductance ス ペ ク ト ル は コ ヒ ー レ ン ト な ド ル ー デ composition と very strong に い scattered を shown す イ ン コ ヒ ー レ ン ト な composition に decomposition で き る が, ド ル ー デ composition の cut close は very に small さ く, イ ン コ ヒ ー レ ン ト composition が dominate で あ る. そ れ に し seaborne, class try material の ス ペ ク ト ル で は ド ル ー デ composition が big き く で dominated あ り, electricity 気 が く low resistance rate, good い metal で あ る こ と と conform to す る. (2) BaFe_2As_2 に お け る As の P permutation は atoms such As 価 replacement で あ り, キ ャ リ ア number の the し い raised は reduction with わ な い と exam え ら れ る が 気 の electricity resistance, high temperature domain は P permutation と と も に big き く reduce す る. Optical 伝 conductance ス ペ ク ト ル の parsing に よ り, P permutation は か indeed に atoms such as 価 replacement と し て 働 い て い る が コ ヒ ー レ ン ト な キ ャ リ ア を raised large さ せ て お り, こ れ が electric 気 resistance under の が る reason で あ る こ と を tu き check め た. (3) the double crystallization し た BaFe_2As_2 気 の electricity resistance, optical ス ペ ク ト ル determination に よ り, magnetic 気 structure order phase に お け る in-plane square difference の nature は, dc 伝 conductance (ド ル ー デ) で は な く, limited エ ネ ル ギ に ー field now れ る's party な ギ ャ ッ プ に cause す る も の で あ る こ と が points か っ た. Coをド をド プ て て くと くと, and the electrical resistance rate <s:1> anisotropic が increases て て く く. Optical 伝 conductance ス ペ ク ト ル の parsing か ら, ド ー ピ ン グ に with limited い エ ネ ル ギ の ー field square difference は small さ く な る が ド ル ー デ composition of が different に な っ て お り, import さ れ た が Co atoms of different な strong い scattered body と な っ て い る こ と を shown し た.

项目成果

Effects of uniaxial pressure and annealing on the resistivity of Ba(Fe_<1-x>Co_x)_2As

单轴压力和退火对Ba(Fe_<1-x>Co_x)_2As电阻率的影响

• DOI: 10.1016/j.jpcs.2010.10.080
• 发表时间: 2011
• 期刊: J.Phys.Chem.Solids
• 作者: T.Liang;M.Nakajima;et al
• 通讯作者: et al

BaFe_2As_2における光学スペクトルの面内異方性III

BaFe_2As_2 III 光谱的面内各向异性

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Sugai;Y.Mizuno;K.Kiho;M.Nakajima;et al.;中島正道;M.Nakajima;中島正道
• 通讯作者: 中島正道

Anisotropic charge dynamics in BaFe_2As_2 studied by optical spectroscopy

光谱研究BaFe_2As_2中各向异性电荷动力学

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Sugai;Y.Mizuno;K.Kiho;M.Nakajima;et al.;中島正道;M.Nakajima;中島正道;M.Nakajima
• 通讯作者: M.Nakajima

Optical response of FeAs-based compounds

• DOI: 10.1016/j.physc.2009.11.071
• 发表时间: 2010-12
• 期刊: Physica C-superconductivity and Its Applications
• 影响因子: 1.7
• 作者: M. Nakajima;S. Ishida;K. Kihou;Y. Tomioka;T. Ito;Chul-Ho Lee;H. Kitô;A. Iyo;H. Eisaki;K. Kojima;S. Uchida

Doping effect on the carrier scattering in iron-based superconductors studied by charge transport

通过电荷传输研究掺杂对铁基超导体载流子散射的影响

• DOI: 10.1016/j.jpcs.2010.10.054
• 发表时间: 2011
• 期刊: J.of Phys.Chem.Solids
• 作者: S.Ishida;et al
• 通讯作者: et al