【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】15H03681 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高圧 / 超伝導 / 軌道秩序 / FeSe系高温超伝導 / MnP / Fe系高温超伝導 / 強相関係 / 圧力効果 / FeSe / 高圧力 / 低温物性

【研究成果の概要】

本研究では、高圧力を基軸とした、相転移点近傍で出現する超伝導の起源およびその周辺で出現する異常物性を明らかにすると共に新たな新奇物性探索をする事を研究目的として行った。これまで発見されていた圧力誘起超伝導物質の圧力相図を完成させると共に、その超伝導の起源についての知見を得た。また、いくつかの物質に置いて、新たな圧力誘起超伝導現象を発見し、その圧力相図を明らかにした。また鉄系超伝導物質に置いて、その超伝導転移が最高の55Kに達することを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】物性II(実験)

【研究領域課題番号】15F15023 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高圧 / 電荷秩序 / 超伝導

【研究成果の概要】

特別研究員として在任中、多くの試料についてその圧力効果の研究を行った。
（１）KFe2As2は、約15GPa以上で出現する圧力誘起正方晶相において、10K以上の高い超伝導転移温度を示すと報告されていたが、その真偽が疑われていた。本研究では、良質単結晶を用いた17GPaまでの圧力下において静水圧性を考慮した研究を行った。常圧における3K付近の超伝導転移温度は10GPaで消失した。さらに14GPa以上で出現した圧力誘起正方晶相でも、超伝導が出現しなかった。このことは、一次転移(構造相転移等)を伴なう高圧下の物性研究には静水圧環境が不可欠であり測定環境に十分配慮しなければならない事を示唆している。
（２）電荷秩序と超伝導の競合の研究を行う目的で、1T-TaX2（x=Se,S）の圧力効果の研究を行った。1T-TaS2は、常圧下でCDWとモット絶縁体が競合する物質であるが、圧力下で超伝導が出現する事が報告されている。本研究では、1T-TaS2、1T-TaSSe、1T-TaS0.8Se1.2、1T-TaSe2の圧力下電気抵抗測定を行い、全ての試料で圧力誘起超伝導が出現する事を明らかにし、その圧力相図を完成させた。
（３）層状化合物(Eu3-nSrn)Bi2S4F4（n=1,2）はBiS2相がその超伝導の起源として報告されている。Euの価数揺動と超伝導の関係を明らかにする目的で、圧力効果の研究を行った。その結果、Euの価数転移と超伝導の出現はあまり関係が無い事を明らかにした。その他、高温超伝導物質、KCa2Fe4As4F2、SrxBi2Se3、他、電荷秩序化合物TaTe2、他、等の物質の研究を行いその圧力相図を明らかにした。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2015-04-24 - 2017-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】17340107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高温超伝導 / 高圧測定 / 核磁気共鳴 / 強相関電子系 / 高圧 / NMR / 酸化物 / 超伝導 / 金属絶縁体転移 / 梯子格子物質 / 圧力誘起超伝導

【研究成果の概要】

ピストンシリンダー型圧力セルにおいて4万気圧まで至達することに成功した。このセルを用いて圧力下で最適条件となる鉄砒素系高温超伝導体LaFeAsO_<1-x>F_xや、梯子格子銅酸化物Sr_2Ca_<12>Cu_<24>O_<41>のNMR測定を行い、超伝導転移点T_Cが高圧下で上昇する機構を解明した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】16,200千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】固体物性

【研究領域課題番号】62540249 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低温 / 高圧 / X線回折 / 相転移 / アモルファス半導体 / 超伝導

【研究成果の概要】

1.低温高圧X線用クライオスタットの製作:ヘリウムガス駆動式の圧力可変のダイヤモンドアンビル型超高圧装置を組み込める液体ヘリウムクライオスタットを製作し, 温度10-300K, 圧力0-20GPaでのX線回折実験を行った.
2.低温高圧下のリンのX線回折実験:黒リンは圧力下で斜方晶から菱面体晶, そして, 単純立法晶に相転移する. 単純立法晶は超伝導を示すが, その転移温度は温度圧力平面上での加圧経路により異なることが報告されている. 低温下での加圧により起こる相転移は転移圧力が高くなり, また低圧相がかなり高い圧力まで残った2相あるいは3相共存状態が続くことがX線回折実験により明らかになった. 室温での斜方晶から菱面体晶への転移圧力は約4.5GPa, 菱面体晶から単純立法晶への転移圧力は約10GPaであるが, 10Kではこの転移開始圧力が約10GPaおよび約15.5GPaとかなり高くなる.
3.水素化アモルファスシリコンのX線回折実験:結晶シリコンは約12GPaでダイヤモンド型半導体相からβ-Sn型金属相へ相転移する. アモルファスシリコンでは結晶より低い圧力で金属化転移が起こる. 室温でのX線回折実験により水素化アモルファスシリコンの圧力誘起相転移が次のように起こることがわかった. まず, 7.5GPaでβ-Sn型に対応するピークが現われ, 10GPa以上では急激に増加するが, 圧力をとり去ると元のアモルファス状態に可逆的に戻る. 対向アンビルでの加圧により出現した正方晶は今回の実験では現われなかった. 20GPaでは結晶シリコンで見られる単純六方晶の結晶に対応するピークが観測された. 低温での加圧実験については現在準備中である.

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1987

【配分額】1,600千円 (直接経費: 1,600千円)