Synchrotron-radiation angle-resolved photoemission study on antiferromagnetic and superconducting phases in Ba(Fe 1-x Co x ) 2 As 2 and SmLa 1-x Sr x CuO 4 ղࢠʹΑΔ Ba(Fe 1-x Co x ) 2 As 2 Αͼ SmLa 1 -x Sr x CuO 4 ʹΔڧ࣓૬ͱಋ૬ͷ ڀݚౡେେӃ ཧڀݚՊ ཧՊઐ ߈ ࠲ߨD103779 த ౡ ཅ ༞ ಋؾ߅શʹθϩʹͳΔͱ·ΛݱͰΓɺͷԠ ༻ແଛ༌ૹஷଂɺಋ࣓ੴͳͲଟʹذΔɻಋసҠԹͷ ঢ٫ߏػͷ؆ԽʹͳΔΊɺάϦʔϯɾΠϊϕʔγϣϯਪਐͷݪಈͱ ظΕΔɻདྷ T = 30 K ҎԼͷۃԹʹݶΒΕಋݱͰɺ1986 ʹಔΛΉঢ়ʹܥɺߴԹಋݱใࠂΕ[1]ɻ·2008ʹమΛ ΉʹܥɺಉͷߴԹಋݱใࠂΕ[2]ɻߴԹಋݱͷϝΧχ ζϜΕ·ͰΒʹΕΒɺͷߏػݱͷղసҠԹͷঢʹॏ ཁͳ՝ͱҐஔΒΕΔɻಔߴܥԹಋͱమߴܥԹಋʹ ڞ௨ΔɻͷҰɺ૬ਤͰಋ૬ͱڧ࣓૬Δͱ ͰΔɻʹނɺߴԹಋݱͱڧ࣓டংͷʹɺ׆ʹͳΕ ΔɻຊڀݚͰɺ૬సҠݱͷʹணɻ మܥಋBaFe2As2ɺݩૉஔʹΑΔࢠϗʔϧͷΩϟϦΞೖɺΑͼԽ తͳѹҹՄͳͲͷଟͳ࡞Ͱ૬సҠੜΔΊɺ૬సҠݱΛڀݚΔͰద ͰΔɻΕͷݩૉஔʹɺஔͱͱʹڧ࣓ΕɺʹޙಋݱΔΊɺBaFe2As2ʹΔڧ࣓டংͷఆԽͷΈಋ ݱͱʹΘΔͷͱߟΒΕΔɻ૬సҠݱϑΣϧϛ໘ͷࢠ༩ ΓɺͷΛߟΔΊͷͱɺඞਢͷใͱͳΔͷɺϑΣϧϛ໘ͷ ܗݩঢ়ͰΔɻΕ·ͰͷڀݚͰɺ·جຊͱͳΔBaFe2As2ͷϑΣϧ ϛ໘ܗঢ়ʹΒɺݧͷҧʹΑҟͳΔใࠂͳΕΓɺ౷Ұݟղ ಘΒΕͳɻΤωϧΪʔҬ hν = 25-105 eV ͷىΛ༻ղࢠ(ARPES) [3,4]ͰɺϑΣϧϛ໘ͷܗݩঢ়ඇ࣓ঢ়ଶͷୈҰݪཧܭ[5]ͱఆతʹ ҰகΔͱࢦఠΕΔҰͰɺΤωϧΪʔͷϨʔβʔ ݯ(hν = 7 eV) Λ༻ARPES ݧͷՌڧ࣓ঢ়ଶͷୈҰݪཧܭͱҰகΔͱใࠂΕΔ[6]ɻ·ݻମ ෦ͷใΛөΔࢠৼಈଌఆͷݧͰɺڧ࣓டংʹΑߏ࠶ΕϑΣϧ ϛ໘ΛΔใࠂΕΔɻ౷ҰݟղಘΒΕͳཧ༝ͱɺߏࢠ໘ʹґଘΔͱɺද໘ͷ࣓ҟͳΔՄΔͱɺෳͷό ϯυΔͱʹΑΔͳͲݪҼͱߟΒΕΔɻΕΒͷഎܠΛ౿· ɺమܥಋBaFe2As2ͷϑΣϧϛ໘Λʹࡉఆɺ૬సҠݱͱݩతͳ ϑΣϧϛ໘ܗঢ়ͱͷΛΒʹΔඞཁΔͱߟɻ 1/4
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Synchrotron-radiation angle-resolved photoemission studyon antiferromagnetic and superconducting phases
超伝導は電気抵抗が完全にゼロになるという目覚ましい性質を示す現象であり、その応用は無損失電力輸送や電力貯蔵、超伝導電磁石など多岐に渡っている。超伝導転移温度の上昇は冷却機構の簡略化につながるため、グリーン・イノベーション推進の原動力として期待されている。従来 T = 30 K 以下の極低温に限られた超伝導現象であったが、1986年に銅を含む層状物質系において、高温超伝導現象が報告された[1]。また2008年に鉄を含む物質系においても、同様の高温超伝導現象が報告された[2]。高温超伝導現象のメカニズムはこれまで明らかにされておらず、その発現機構の解明は転移温度の上昇に向けた重要な課題として位置づけられている。銅系高温超伝導物質と鉄系高温超伝導物質にはいくつか共通点がある。その一つが、相図上で超伝導相と反強磁性相が隣接しているという点である。故に、高温超伝導現象と反強磁性秩序の関係について、活発に議論がなされている。本研究では、相転移現象の関係に着目した。
[1] J. D. Bednorz and K. A. Muller, Z. Phys. B 64, 189 (1986). [2] Y. Kamihara et al., J. AM. Chem. Soc. 130, 3296 (2008).[3] W. Malaeb et al., J. Phys. Soc. Jpn. 78, 123706 (2009).[4] C. Liu et al., Phys. Rev. Lett. 102, 167004 (2009).[5] G. Xu et al., Europhys. Lett. 82, 67002 (2008).[6] T. Shimojima et al., Phys. Rev. Lett. 104, 057002 (2010).[7] T. Yoshida et al., Phys. Rev. B 74, 224510 (2006).[8] Kyle M. Shen et al., Science 307, 901 (2005).[9] N. P. Armitag et al., Phys. Rev. Lett. 88, 257001 (2002).
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図3: T*相SmLa1-xSrxCuO4におけるARPESスペクトル。(a) x = 0.20の試料における, フェルミ面マッピングの結果。(b,c) 図2(a)中に示した波数経路#1および#2に対応する運動量分布曲線。赤色はフェルミ準位の分布曲線。(d,e) (b)および(c)に対応するバンド分散の光電子強度。