RESERACH

研究内容

[ THEME03 ]
鉄カルコゲナイド，銅酸化物，ニッケル酸化物超伝導体薄膜の作製と物性の研究

　パルスレーザー堆積（PLD）法を用いた鉄カルコゲナイド，電子ドープ型銅酸化物，ペロブスカイトニッケル酸化物の薄膜の作製と輸送特性の研究，特にPSI研究所（スイス）の低エネルギーミュオンを用いたスピンゆらぎの研究を，高エネルギー加速器研究機構，東京大学の研究グループと進めています。
　鉄カルコゲナイド超伝導体FeSe1-xSxの薄膜を用いたミュオンスピン緩和測定の結果，Sを高濃度に置換して電子ネマティック状態が消失したたx=0.3と0.4試料で低温で短距離の磁気秩序が形成されることを見出しました[1]。一方，電子ネマティック状態であるSを少量置換したx=0.1では長距離の磁気秩序が形成されることがわかりました[2]。これらの結果は，超伝導と磁気秩序、電子ネマティックの間の相関を明らかにするために重要な結果です。
　鉄カルコゲナイドFeTeに酸素をドープした結果，超伝導が発現することを見出しました。また，ドープ量の増加とともに超伝導転移温度が増減することがわかりました。これらの結果は鉄ヒ素系超伝導体や銅酸化物超伝導体と類似するものですが，そのメカニズムはまだわかっておらず，更なる研究を続けています[3,4]。
　電子ドープ型銅酸化物La2-xCexCuO4のオーバードープ領域の薄膜試料を作製し，ミュオンスピン緩和実験を行いました。その結果，超伝導転移温度が大きく低下した試料でも低温でスピンゆらぎが発達することを見出しました。この結果は，近年提案されている強磁性ゆらぎの発達によるものかもしれません[5,6]。
　無限層ニッケル酸化物の超伝導とスピンゆらぎの関係を明らかにするために，無限層ニッケル酸化物の前駆体であるペロブスカイトニッケル酸化物La1-xSrxNiO3の薄膜を作製し，CaH2で還元することで超伝導化を目指しています。作製後はJ-PARCの超低速ミュオンビームでスピンゆらぎの詳細を明らかにする予定です[7]。

  1. F. Nabeshima, Y. Kawai, N. Shikama, Y. Sakishita, A. Suter, T. Prokscha, S. E. Park, S. Komiya, A. Ichinose, T. Adachi, A. Maeda，'Sulfur-induced magnetism in FeSe1-xSx thin films on LaAlO3 revealed by muon spin rotation/relaxation'，Phys. Rev. B 103, 184504 (2021).
  2. T. Adachi, F. Nabeshima, N. Shikama, Y. Kawai, S. E. Park, A. Suter, Z. Salman, T. Prokscha, A. Maeda，'Relationship between the magnetism, superconductivity and electronic nematicity in iron-chalcogenide FeSe1-xSx thin films'，International Conference on Quantum Liquid Crystal 2023 (QLC2023), 2023. 8. 8-10, Sapporo, Japan
  3. Y. Kawai, S.E. Park, H. Okabe, J. Nakamura, M. Terajima, H. Kuwahara, T. Noji, Y. Koike, R. Kadono, T. Adachi，'Thin-film growth by the pulsed-laser deposition and superconducting properties of iron-chalcogenide FeTe', J-PARC Symposium 2019, 2019. 9. 23-26, Tsukuba, Japan.
  4. 河合優茉, パクサンウン, 岡部博孝, 中村惇平, 寺嶋理人, 桑原英樹, 野地尚, 小池洋二, 門野良典, 足立匡，'鉄カルコゲナイドFeTe薄膜の酸化処理による超伝導化と電子状態', 日本物理学会第75回年次大会, 18pPSA-62, 2020年3月16-19日, 名古屋大学(名古屋市).
  5. パクサンウン, 岡部博孝, 中村惇平, Andreas Suter, 河合優茉, 桑原英樹, Zaher Salman, Thomas Prokscha, 門野良典, 足立匡，'低エネルギーミュオンでプローブする銅酸化物高温超伝導薄膜のスピン相関', 日本中間子科学会研究会 第2回中間子科学の将来討論会, 10pPS-35, 2020年11月9-11日, オンライン.
  6. S. E. Park, H. Okabe, J. G. Nakamura, A. Suter, H. Kuwahara, Z. Salman, T. Prokscha, R. Kadono, T. Adachi，'Spin correlations in the overdoped regime of the electron-doped high-Tc cuprate thin films of La2-xCexCuO4', International Symposium on Superconductivity (ISS2024), 2024. 12. 3-5, Kanazawa, Japan.
  7. 森田航太, 山下琉斗, 土橋礼奈, 岡部博孝, 中村惇平, 桑原英樹, 門野良典, 足立匡，'Nd:YAGレーザーを用いたPLD法によるニッケル酸化物薄膜の作製とトポケミカル還元効果', 第85回応用物理学会秋季学術講演会, 2024年9月16－20日，朱鷺メッセ（新潟市）
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