分光学的手法を用いた鉄系超伝導体における超伝導メカニズムの解明

利用光谱方法阐明铁基超导体的超导机理

• 批准号: 14J01722
• 负责人: 小林 達也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J01722/
• 关键词: 鉄系超伝導体; 赤外分光; 単結晶; 磁性不純物; 鉄系超伝導

鉄系超伝導体では、母物質BaFe2As2のFeサイトにCoを置換すると反強磁性相が抑制され超伝導が発現する。しかし、同じ遷移金属元素であるCrやMnをFeサイトに置換すると、反強磁性相は抑制されるが、超伝導は発現しない。この置換遷移金属の違いが電子状態に与える影響を明らかにするために、Ba(Fe1-xTMx)2As2 (TM=Co, Cr, Mn)の単結晶を育成し、光学反射率を測定した。更にKramers-Kronig関係を用いて光学伝導度を求め、Drude-Lorentzモデルを用いた解析を行った。母物質BaFe2As2の低エネルギーの光学伝導度は幅の狭いコヒーレントなDrude成分と幅の広いインコヒーレントなDrude成分に分解できる。また、Co置換を行うと、コヒーレント成分が増加し、インコヒーレント成分はほとんど変わらないことが分かった。一方で、磁性不純物であるCr/Mn置換の場合は、置換量の増加とともに、コヒーレント成分が強く抑制されることが明らかになった。この結果は、磁性不純物であるMnとCrは非磁性不純物であるCoよりも非常に強い散乱体として働いていることを意味している。さらに、Cr/Mn置換した試料では、500cm-1付近に反強磁性転移温度以上から局在状態に由来するピーク構造が現れることを発見した。このピークのエネルギーは、置換量の増加とともに増大し、反強磁性ギャップのエネルギーとは反比例することが分かった。このピーク構造は、磁性不純物が伝導電子と相互作用し局所的な磁気秩序を形成することで現れた新奇な局在状態に由来すると解釈できる。これらの結果から、鉄系超伝導体において、磁性不純物であるCrやMnが伝導電子と相互作用する結果、コヒーレントな伝導成分が局在し、超伝導の発現が阻害されていると結論した。今回の研究結果に関して投稿論文を準備中である。

Fe-based superconductors are replaced by Fe-based parent materials such as BaFe2As2 and antiferromagnetic phases, which inhibit the occurrence of superconductors. For example, Cr, Mn, Fe, Fe The electronic state and influence of these substitutional metals on the growth and optical reflectivity of Ba(Fe1-xTMx) 2As2 (TM=Co, Cr, Mn) crystals were measured. The Kramers-Kronig relation is used to calculate optical conductivity and Drude-Lorentz relation is used to analyze optical conductivity. The optical conductivity of BaFe2As2 low molecular weight material is reduced by the decomposition of the Drude component. Co-substitution is the only way to increase the number of elements. In the case of Cr/Mn substitution, the amount of substitution increases, and the composition of Cr/Mn is strongly suppressed. As a result, magnetic impurities, Mn and Cr, nonmagnetic impurities, Co and Cr are very strong and scattered. In addition, Cr/Mn substitution was observed in samples with antiferromagnetic transition temperatures above 500cm-1. The increase in the amount of iron and steel and the increase in the amount of iron and steel The structure and magnetic impurity of the magnetic field form the magnetic field order and the new state of the magnetic field is solved. The results show that Fe-based superconductors, magnetic impurities, Cr, Mn, Mn, Cr, Mn, Mn, Cr, Mn, Cr, Mn, Mn The results of this study are in preparation for submission.

项目成果

Reversal Anisotropy of In-plane Resistivity in Hole Doped Ba(Fe1-xTMx)2As2(TM=Mn, Cr)

空穴掺杂Ba(Fe1-xTMx)2As2(TM=Mn, Cr)面内电阻率反转各向异性

• 发表时间: 2014
• 作者: Tatsuya Kobayashi;Shigeki Miyasaka;Setsuko Tajima;and Noriko Chikumoto;小林達也;Tatsuya Kobayashi;Tatsuya Kobayashi
• 通讯作者: Tatsuya Kobayashi

Doping Evolution of the Optical Spectrum in Ba(Fe1－xTMx)2As2 (TM=Cr, Mn, and Co)

Ba(Fe1－xTMx)2As2 (TM=Cr、Mn、Co) 中光谱的掺杂演化

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuya Kobayashi;Shigeki Miyasaka;Setsuko Tajima;and Noriko Chikumoto;小林達也;Tatsuya Kobayashi
• 通讯作者: Tatsuya Kobayashi

ホールドープしたBa(Fe1-xTMx)2As2 (TM=Cr, Mn)における面内電気抵抗率異方性の逆転

空穴掺杂Ba(Fe1-xTMx)2As2 (TM=Cr, Mn)面内电阻率各向异性反演

• 发表时间: 2014
• 作者: 小林達也;田中清尚;宮坂茂樹;田島節子
• 通讯作者: 田島節子

鉄系超伝導体の光学伝導度スペクトルにおける磁性不純物誘起の新奇な励起構造

铁基超导体光导谱中磁性杂质诱导的新型激发结构

• 发表时间: 2016
• 作者: Tatsuya Kobayashi;Shigeki Miyasaka;Setsuko Tajima;and Noriko Chikumoto;小林達也
• 通讯作者: 小林達也

SrFe2(As1-xPx)2における電子相図に対する結晶構造の影響

晶体结构对SrFe2(As1-xPx)2电子相图的影响