鉄系超伝導体ヘテロ接合・超格子の作製とそれを用いた超伝導発現機構の研究

鉄系超伝導体の中で最も単純な構造を有するFeSeと非超伝導体であるFeTeを交互に積層したFeSe/FeTe超格子薄膜を作製した．これらの薄膜においてFeSe層とFeTe層は同じa軸長を有することがわかった．またその値はバルクFeSeとほとんど同じであることから，FeTeがFeSeに対してコヒーレントに歪んでいる（圧縮歪み）ことを意味する．これまでにFeTeに圧縮歪みを導入した報告はなく，その物性の解明は今後の課題である．FeSe/FeTe超格子はFeSeよりも高いTcを示すが，その原因を調べるために，FeSeまたはFeTe層の膜厚を系統的に変化させた超格子を作製した．その結果，Tcは各FeSe層またはFeTe層の厚みにはほとんど依存しないことがわかった．FeSeは層間に様々なイオンや分子をインターカレートすることによりTcは上昇し，Tcは層間距離に強く依存することが報告されている．今回の結果はインターカレートしたFeSeの結果と異なっている．この原因としては，(1)超伝導層の厚みの違い，(2)組成の違い，(3)キャリアドープの有無が考えられる．上部臨界磁場の異方性を評価したところ，超伝導を示すそうはFeSe層ではなく実際はFeTe層であることを示唆する結果が得られた．これはSeとTeの相互拡散によりFeTe層にSeが侵入することで，FeTe層が超伝導化したためであると考えられる．物性の超伝導層または非超伝導層の厚み依存性を調べるには，元素の相互拡散を抑制する必要がある．Fe(Se,Te)の超伝導転移温度Tcは格子歪みに非常に敏感であり，より高Tcを実現するには格子歪みの制御が不可欠である．しかしこれまでFe(Se,Te)においてエピタキシャル歪みを導入した報告はなかった．今回得られた結果は超格子技術を利用することで格子歪みの制御が可能となることを示唆している．

鉄系超伝導体の中で最も単純な構造を有するFeSeと非超伝導体であるFeTeを交互に積層したFeSe/FeTe超格子薄膜を作製した．これらの薄膜においてFeSe層とFeTe層は同じa軸長を有することがわかった．またその値はバルクFeSeとほとんど同じであることから，FeTeがFeSeに対してコヒーレントに歪んでいる（圧縮歪み）ことを意味する．これまでにFeTeに圧縮歪みを導入した報告はなく，その物性の解明は今後の課題である．FeSe/FeTe超格子はFeSeよりも高いTcを示すが，その原因を調べるために，FeSeまたはFeTe層の膜厚を系統的に変化させた超格子を作製した．その結果，Tcは各FeSe層またはFeTe層の厚みにはほとんど依存しないことがわかった．FeSeは層間に様々なイオンや分子をインターカレートすることによりTcは上昇し，Tcは層間距離に強く依存することが報告されている．今回の結果はインターカレートしたFeSeの結果と異なっている．この原因としては，(1)超伝導層の厚みの違い，(2)組成の違い，(3)キャリアドープの有無が考えられる．上部臨界磁場の異方性を評価したところ，超伝導を示すそうはFeSe層ではなく実際はFeTe層であることを示唆する結果が得られた．これはSeとTeの相互拡散によりFeTe層にSeが侵入することで，FeTe層が超伝導化したためであると考えられる．物性の超伝導層または非超伝導層の厚み依存性を調べるには，元素の相互拡散を抑制する必要がある．Fe(Se,Te)の超伝導転移温度Tcは格子歪みに非常に敏感であり，より高Tcを実現するには格子歪みの制御が不可欠である．しかしこれまでFe(Se,Te)においてエピタキシャル歪みを導入した報告はなかった．今回得られた結果は超格子技術を利用することで格子歪みの制御が可能となることを示唆している．