Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

鉄カルコゲナイド / パルスレーザー蒸着 / 多ギャップ超伝導 / 相分離 / 磁束フロー / レゲットモード / 時間領域THz分光 / 渦の解離 / THｚ時間領域 / ポンププローブ / 薄膜 / 構造相転移 / 多バンド超伝導体 / 超流体密度 / 複素伝導度 / 鉄カルコゲナイドエピタキシャル薄膜 / 臨界温度の上昇 / 超格子 / 相分離の抑制 / 複素電導度

パルスレーザー堆積法で鉄カルコゲナイド FeSe(1-x)Tex エピタキシャル薄膜を作製し，バルクでは相分離のため合成不可能な組成領域も含めて，全組成領域の試料を作成することに成功し，臨界温度の上昇にも成功した。これら一連の試料のメリットを生かし，種々の共同研究を含む系統的物性追跡を行った。その中で，時間領域THz分光で，レゲットモードの端緒となる信号をとらえることができ，現在さらに詳細な研究を継続している。また，理論的に，多成分超伝導体の新しい性質を予言した。一方磁束量子のフローからは，多成分渦の解離に相当する現象を見出すことはできず，これは最新の理論的予言とも一致する。

強相関電子系 / 積層構造 / 希土類化合物 / 異方的超伝導 / 反強磁性 / 量子臨界点 / エピタキシャル成長 / 薄膜 / 超格子 / 擬ギャップ / 二次元性

本研究め目的は、分子線エピタキシー法(MBE)による重い電子系Ce化合物の薄膜化技術を完成させ、用いた同じ結晶構造を持ちながら重い電子を持たない通常金属であるLa系化合物との積層構造を作製し、重い電子を擬2次元的に閉じ込めた系を人工的に作り出すこと、およびこのような系での物性測定により、低次元強相関電子系の理解へとつなげていくことである。
本研究の成果としては、まず、薄膜成長装置であるMBEシステムを用い、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜の作製に成功し、2Kにおいて超伝導転移を確認した。抵抗率の温度依存性および上部臨界磁場の温度依存性はバルク単結晶のものとほぼ一致している。次に、反強磁性重い電子系であるCeIn3薄膜の成長を行い、反射電子線高速回折(RHEED)にストリークがみられるエピタキシャル成長に成功した。X線回折による逆格子マッピング測定を行い、CeIn3薄膜が基板面方向にも良く配向した単結晶状の薄膜であることを確認した。電気抵抗率測定の結果はバルク単結晶の結果をほぼ再現し、10Kに反強磁性転移を確認した。さらに、通常金属LaIn3についてもエピタキシャル成長に成功し、これらを組み合わせてCeIn3とLaIn3の積層構造をもつエピタキシャル人工超格子の作製に成功した。電気抵抗測定の結果から、CeIn3層の厚みを少なくするにつれて反強磁性温度が低下していくことが明らかになり、2次元化による反強磁性転移の抑制に世界で初めて成功した。
以上により、重い電子系を2次元に閉じ込めることにより、反強磁性が抑えられ、量子臨界点へ近づけることができることを実験的に示すことができた。

【研究連携者】
今井良宗	東北大学	大学院理学研究科	講師	(Kakenデータベース)
胡暁	独立行政法人物質・材料研究機構	国際ナノアーキテクトニクス研究拠点・ナノ物性理論ユニット	ユニット長	(Kakenデータベース)
田島節子	大阪大学	理学(系)研究科(研究院)	教授	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
鍋島冬樹	東京大学	大学院総合文化研究科	助教	(Kakenデータベース)
岡田達典	東北大学	金属材料研究所	助教	(Kakenデータベース)