Materials design and fabrication of new superconductors based on choice of elements and band structure control

基于元素选择和能带结构控制的新型超导体的材料设计和制造

• 批准号: 22340093
• 负责人: AOKI Hideo
• 金额: $ 12.4万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22340093/
• 关键词: 高温超電導; 物質設計; 元素選択戦略; バンド構造制御; 高温超伝導

We first theoretically resolved a long-standing puzzle that there is a strong material-dependence even within the single-layer family of high-Tc cuprates by going beyond the conventional belief that the cuprates are single-band systems. The energy difference between Cu d orbitals has turned out to be a key quantity governing Tc. Based on this, the pressure effect on Tc has also been explained. These are summarised into an "orbital distillation effect", which can also be applied to chemical pressure, thereby providing a guiding principle for materials design. For multi-layer cuprates, the inter-layer pair tunnelling is revealed to enhance Tc. Experimentally, a new Mott insulator Ba2IrO4 is fabricated, a pressure effect on FeSe is measured, superconductiviti is discovered for Ba(TM,Si)2 with a pseudo AlB2 structure, and a new superconductor SrPt2Sb2 having Sb tetrahedra is discovered. In these materials, theoretical structure optimisation and electronic structure calculation are combined to obtain guides for higher Tc and fabrication of new materials.

我们首先从理论上解决了一个长期存在的难题，即即使在单层高温铜酸盐系列中也存在很强的材料依赖性，超越了铜酸盐是单带系统的传统观念。 Cu d 轨道之间的能量差已被证明是控制 Tc 的关键量。在此基础上，也解释了压力对Tc的影响。这些被概括为“轨道蒸馏效应”，也可以应用于化学压力，从而为材料设计提供指导原则。对于多层铜氧化物，层间对隧道效应可提高 Tc。实验上，制备了新型莫特绝缘体Ba2IrO4，测量了对FeSe的压力效应，发现了具有赝AlB2结构的Ba(TM,Si)2超导性，并发现了具有Sb四面体的新型超导体SrPt2Sb2。在这些材料中，理论结构优化和电子结构计算相结合，为更高Tc和新材料的制造提供指导。

项目成果

銅酸化物における圧力効果による軌道純化作用と転移温度の関係

氧化铜中压力效应引起的轨道净化效果与转变温度的关系

• 发表时间: 2012
• 作者: 榊原寛史;鈴木雄大;臼井秀知;黒木和彦;有田亮太郎;D.J.Scalapino.青木秀夫
• 通讯作者: D.J.Scalapino.青木秀夫

M-A-X化合物(M:希土類元素、A:IIIB,IVB族元素、X:C,N)の超伝導特性

M-A-X化合物的超导性能（M：稀土元素，A：IIIB、IVB族元素，X：C、N）

• 作者: 口田沙織;秋光純 他
• 通讯作者: 秋光純 他

BiS2層を持つ新規超伝導体の第一原理バンド計算による有効模型構築

使用第一原理能带计算为具有两个 BiS 层的新型超导体构建有效模型

• 发表时间: 2013
• 作者: 宮崎弘;山路潤;山上佳丈;黒澤徹;桃野直樹;小田研;伊土政幸;M. Imada;臼井秀知,鈴木雄大,黒木和彦
• 通讯作者: 臼井秀知,鈴木雄大,黒木和彦

Optimizing Tc in Cuprates and Iron Pnictides

优化铜酸盐和铁磷化物中的 Tc

• 发表时间: 2012
• 作者: S. Aihara;A. Ota;Y. Yoshizaki,K. Iwamitsu;T. Shimamoto;A. Fujii,I. Akai;N. Kabeya;K. Kuroki
• 通讯作者: K. Kuroki

Material specific Hamiltonian approach to high Tc pnictide and cuprate superconductors (invited)

高 Tc 磷族元素和铜酸盐超导体的材料特定哈密顿方法（邀请）

• 发表时间: 2011
• 作者: 筒井智嗣;山浦淳一;Alfred Q. R. Baron;広井善二;久保田正人;小西俊矢，吉崎雄亮，岩満一功，島本知茂，藤井淳浩，赤井一郎;K.Kuroki
• 通讯作者: K.Kuroki