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物性:鉄を含む層状LaO1-xFxFeAs系における超伝導に近い磁気秩序

Nature 453, 7197 doi: 10.1038/nature07057

高転移温度(高Tc)銅酸化物の親化合物で長距離反強磁性秩序が発見されて以来、可動「電子」または可動「正孔」を反強磁性親化合物にドープしたときに起こる超伝導に磁性の果たす役割を解明する努力が続いている。また、鉄を含む新発見の希土類酸化物系ROFeAs(Rは希土類金属)での超伝導も、非超伝導親化合物に電子または正孔をドーピングすることで生じる。親物質LaOFeAsは金属性であるが、抵抗率と直流磁化率のいずれもが150 K付近で異常を示す。光学伝導度および理論計算からは、LaOFeAsはスピン密度波(SDW)不安定性を示すが、この不安定性は電子ドープによる超伝導誘起によって抑制されることが示唆されている。しかし、SDW秩序の直接的証拠はなかった。今回我々は、155 K以下でLaOFeAsの構造が突然ひずみ、対称性が正方晶(空間群P4/nmm)から単斜晶(空間群P112/n)へと変化した後、約137 Kで磁気モーメントは小さいが単純な磁気構造の長距離SDW型反強磁性秩序をもつようになることを示す中性子散乱実験について報告する。系にフッ素をドープすることにより、磁気秩序と構造ひずみが共に抑制され、超伝導が出現しやすくなる。したがって、高Tc銅酸化物と同様に、これらの鉄を含む材料の超伝導域は、長距離秩序化反強磁性基底状態の極めて近傍で出現する。

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