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

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。

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。