ブックタイトル日本結晶学会誌Vol57No1

概要

日本結晶学会誌Vol57No1

特集マルチプローブ研究が拓く構造研究の新時代2．構造物性分野におけるマルチプローブ研究日本結晶学会誌57，5-12（2015）X線，中性子，ミュオンを用いた鉄系超伝導体の研究東京工業大学元素戦略研究センター山浦淳一，松石聡東京工業大学応用セラミックス研究所飯村壮史，細野秀雄KEK物質構造科学研究所構造物性研究センター平石雅俊，小嶋健児，平賀晴弘，門野良典，村上洋一Jun-ichi YAMAURA, Satoru MATSUISHI, Soshi IIMURA, Hideo HOSONO, MasatoshiHIRAISHI, Kenji KOJIMA, Haruhiro HIRAKA, Ryousuke KADONO and YouichiMURAKAMI: Study of Iron-Based Superconductor by Means of X-ray, Neutron, MuonBeamsAn advanced hydride-ion substitution method on LaFeAsO uncovered the secondsuperconducting（SC）phase with a higher T c of 36 K（x～0.35）?in?addition?to?the?first?SC?phase?with the maximum T c of 26 K（x～0.1）. To investigate the origin of the two SC domes and whethera certain hidden phase exists beyond the second SC phase, we have performed a multi-probe study inthe?range?0.40???x???0.51?using?X-ray,?neutron?and?muon?beams.?We?discover?an?antiferromagnetic?phase and a unique structural transition in heavily electron-doped LaFeAsO 1-x H x（x～0.5）, which isregarded as a second parent phase.1．はじめに超伝導は，高温で金属的挙動を示すものが，ある温度を境にゼロ抵抗となる現象であり，固体中の電子が示す最も劇的なものの1つである．それゆえに物理から化学にわたる非常に多くの研究者の興味を引き付けてきた．高温超伝導体には，1986年に発見された銅酸化物超伝導体，1）22008年に発見された鉄系超伝導体）の2大ファミリーがある．前者は，局在スピンをそれぞれ反平行に向けようとする反強磁性相互作用が超伝導電子対を生み出す起源だと考えられているのに対して，後者は，スピン，軌道，構造の関連がより密接であると考えられている．3）-12）したがって，鉄系超伝導体の研究には，より多面的で多元的な実験が必要となってくる．KEK物質構造科学研究所では，現在，放射光X線，中性子，ミュオンを使って多面的な物性測定を行うマルチプローブプロジェクトを遂行中であり，精度の高い各測定を同時進行的に行うことができる．今回は，この枠組みを活用し，鉄系超伝導体における水素置換による高濃度電子ドーピングで現れた新しい結果を得たので紹介する．によって構成されている（図1）．13）この型の構造グループを1111系と呼んでいる．基本的にOLa 4の二次元面は，物性に寄与しないスペーサー，および，電荷リザーバーとして機能している．そのほかにも，OLa 4の二次元面をアルカリ土類金属，アルカリ金属イオンに置き換えたものやスペーサーのない122，111，11系と呼ばれているグループもある．いずれのグループでもFeX 4（X＝P，As，Se，Te）二次元面を有しており，この面の構造的／電子的性質が物性を支配している．LaFeAsOは，173 Kで正方晶－直方晶（斜方晶）構造転移を示した後，155 Kで反強磁性秩序を示す．銅酸化2．LaFeAsOの結晶構造と物性LaFeAsOは最初に発見された鉄系高温超伝導体のもとになる物質である．その結晶構造は，ZrCuSiAs型で正方晶，P4/nmmの空間群を有しており，FeAs 4四面体とOLa 4四面体それぞれが辺共有した二次元面の交互積層日本結晶学会誌第57巻第1号（2015）図1 LaFeAsOの結晶構造．（Crystal structure of LaFeAsO.）5