The change of electronic structure by Bi dimer disconnection in the bismuth chalcogenide superconductor CsBi4-xPbxTe6

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Published
2019-12-13
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Creator Name (e-Rad)
  • Okazaki, Hiroyuki
  • 寺嶋, 健成
  • Billington, David
  • 脇田, 高徳
  • 高野, 義彦
  • 村岡, 祐治
  • 横谷, 尚睦

Description

ビスマスカルコゲナイド超伝導体が近年注目を集めている。それはビスマス原子のスピン―軌道相互作用が強いため、その化合物は特異な超伝導を示し、高い転移温度を示す可能性を秘めているからである。最近、新規ビスマスカルコゲナイドCsBi4-xPbxTe6超伝導体が発見された。Pb置換量が0.3を超えることで構造相転移し、超伝導体に変化するが、電子構造などは研究されていなかった。 本研究では、構造相転移前後のCsBi4-xPbxTe6の光電子分光測定を行ない、電子構造を詳細に観測した。構造相転移に伴い、電子構造が金属－絶縁体転移することを観測した。母相CsBi4Te6では、Bi-Te層に存在するBi-BiダイマーがCsから供給される電子を捕獲することで半導体的な電子構造をなっている。しかし、Pb置換によって電子ドーピング的な電子構造の変化をすることも見出した。通常では、BiをPb置換することはホールドーピングすることになるが、Pb置換でBi-Biダイマーが切断されることで捕獲していた電子が解放されるため、電子ドーピング的な変化をしていることを直接的に観測した。したがって、本研究ではCsBi4-xPbxTe6はBiへのPb置換によって電子ドーピングする珍しい系であることを世界に先駆けて報告する予定である。

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