新規高Ｔｃ鉄系超伝導体の微小結晶・広光エネルギー角度分解光電子分光

点击翻译按钮获取中文摘要

鉄系超伝導体の超伝導機構として、ブリルアンゾーンのΓ点のホールフェルミ面とM点の電子フェルミ面とのフェルミ面ネスティングによるスピン/軌道揺らぎ超伝導が提案されている。このメカニズムに基づくと、高Tcを担う電子構造にはホールフェルミ面と電子フェルミ面が共存していることが期待される。実際に、多くの高Tc鉄系超伝導体におけるホール・電子フェルミ面の共存が、角度分解光電子分光(ARPES)によって明らかにされてきた。しかしながら、Tc = 32 Kの超伝導を発現するKxFe2-ySe2は、ARPES先行研究ではホールフェルミ面が観測されておらず、ホール・電子フェルミ面間のネスティングが存在しないと考えられている。このフェルミ面トポロジーの違いは、鉄系超伝導体の超伝導機構の統一的な理解を困難にしている。本研究では、電子フェルミ面のみで構成されるフェルミ面トポロジーがKxFe2-ySe2の本質的な電子構造であるかという問題意識のもと、放射光ARPESを用いた電子構造の再検証を行った。この研究により、これまで観測されていない隠れたホールバンドの直接観測に成功した。バンド計算と対応からこのバンドがKxFe2-ySe2の本質的な電子構造であることを示した。加えてブリルアンゾーン全域での詳細測定から、隠れたホールバンドによるΓ点ホールフェルミ面の形成を示唆する結果を得た。以上の結果から、鉄系超伝導体の高Tcを担う電子構造の特徴がホール・電子フェルミ面の共存であることを提案した。また先述の研究結果で得られた知見を元に、電子状態の温度変化について再検証を行った。バンド構造の温度変化を測定から、フェルミ準位近傍のバンド構造が１つの金属相では説明できないことを示す結果を得た。この研究結果は先行研究において提案されていた電子状態の温度変化を説明する理論モデル(軌道選択Mott相)の再検討を要請する。