Quantum Criticality and Unconventional Superconductivity in Heavy-fermion Artificial Superlattices

重费米子人工超晶格中的量子临界和非常规超导性

• 批准号: 18J10553
• 负责人: 成塚 政裕
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10553/
• 关键词: 超伝導; 重い電子系; 強相関電子系; 人工超格子; 分子線エピタキシー; 界面制御; MBE; STM

強相関電子系における長年の未解決問題である非従来型超伝導と磁性の関係を明らかにする目的で、d波超伝導体CeCoIn5と反強磁性体のCeRhIn5やCeIn3からなる重い電子系人工超格子を作製し、系統的な磁性層層数依存性・圧力依存性を調べた。これらの重い電子系人工超格子では、超伝導状態と反強磁性状態が空間的に分離した層に共存し、界面を介した相互結合によって元々のバルク物質とは大きく異なった超伝導特性や磁気特性実現する。準二次元的な反強磁性秩序を持つCeRhIn5を用いたCeCoIn5/CeRhIn5超格子では、圧力によりCeRhIn5層の反強磁性秩序を抑制すると、超伝導体のCeCoIn5層に注入された反強磁性量ゆらぎが、超伝導の電子対形成相互作用を強化することが明らからになった。一方で、三次元的な反強磁性秩序を持つCeIn3を用いたCeCoIn5/CeIn3超格子では、反強磁性ゆらぎは注入されているものの超伝導の電子対形成相互作用はほとんど影響を受けないことが明らかになった。これらの結果は、二次元的な反強磁性ゆらぎがCeCoIn5の超伝導の電子対形成に本質的に重要であることを対照的な実験によって示したものである。一方、走査トンネル顕微鏡分光測定による重い電子系原子層薄膜の直接観測においては、昨年のCeRhIn5薄膜における電子状態の直接観測以降、測定装置の大きなトラブルに見舞われた。現在は解決しており、CeCoIn5原子層薄膜を用いたヘテロ構造の作製にも成功している。研究遂行の見通しがついていることから今後の進展に期待したい。

Strong correlation electron system has long been an unsolved problem. The relationship between non-magnetic superconductivity and magnetism has been clarified. The d-wave superconductivity CeCoIn5 and antiferromagnetism CeRhIn5 and CeIn3 have been adjusted. The artificial superlattice of heavy electron system has been controlled. The dependence of magnetic layer and pressure of the system has been adjusted. The heavy electrons are artificial superlattices, superconductivity, antiferromagnetic state, spatial separation, layer blue shift, interface interaction, and magnetic properties. The quasi-quadratic antiferromagnetic order of CeRhIn5 is suppressed by CeCoIn5/CeRhIn5 superlattice, pressure, and injection of CeRhIn5 superconductors into CeCoIn5 layers to enhance the antiferromagnetic order and electron formation interaction. The one-dimensional and three-dimensional antiferromagnetic order is supported by CeIn3 and CeCoIn5/CeIn3 superlattices, and the antiferromagnetic order is injected into CeCoIn5. The electron pairs of CeCoIn5/CeIn3 superlattices form an interaction. The result is that the two-dimensional antiferromagnetism of CeCoIn5 is essential for the formation of electron pairs. A method for the direct measurement of electron states in CeRh5 thin films by micro-mirror spectroscopy was developed. Now, CeCoIn5 atomic layer thin films have been successfully fabricated. Research and implementation are expected to progress in the future

项目成果

CeCoIn5/CeIn3超格子における反強磁性揺らぎの2次元超伝導への影響

反铁磁涨落对CeCoIn5/CeIn3超晶格二维超导性的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: 中村聡史;成塚政裕;笠原裕一;寺嶋孝仁;松田祐司
• 通讯作者: 松田祐司

FeSe双晶境界のエッジで見られる局所超伝導状態

在 FeSe 孪晶边界边缘观察到的局域超导态

• 发表时间: 2018
• 作者: 成塚政裕;土師将裕;末松知夏;佐野大樹;谷口智哉;笠原成;笠原裕一;松田祐司
• 通讯作者: 松田祐司

Modification of magnetic fluctuations by interfacial interactions in artificially engineered heavy-fermion superlattices

通过人工设计的重费米子超晶格中的界面相互作用来改变磁涨落

• DOI: 10.1103/physrevb.99.081115
• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Nakamine Genki;Yamanaka Takayoshi;Kitagawa Shunsaku;Naritsuka Masahiro;Ishii Tomohiro;Shibauchi Takasada;Terashima Takahito;Kasahara Yuichi;Matsuda Yuji;Ishida Kenji
• 通讯作者: Ishida Kenji

CeCoIn5/CeIn3超格子における圧力下超伝導状態

CeCoIn5/CeIn3 超晶格中压力下的超导状态

• 发表时间: 2018
• 作者: 中村聡史;成塚政裕;笠原裕一;寺嶋孝仁;松田祐司
• 通讯作者: 松田祐司

STMを用いたFe(Se,S)の正方晶相における電子状態の観測

使用 STM 观察 Fe(Se,S) 四方相中的电子态

• 发表时间: 2019
• 作者: 佐野大樹;末松知夏;成塚政裕;土師将裕;谷口智哉;笠原成;笠原裕一;芝内孝禎A;花栗哲郎;松田祐司
• 通讯作者: 松田祐司