First-principles study of light-element doping effects on iron-based superconductors

鉄系超伝導体における軽元素混入効果の第一原理計算による研究

中村 博樹  ; 町田 昌彦  

Nakamura, Hiroki; Machida, Masahiko

高い転移温度を示す鉄系超伝導体が2008年に発見されたが、最近、この超伝導体に水素を混入させることにより、超伝導転移温度がさらに上昇することが発見された。しかし、その理由は未だ明白ではない。本発表ではこの課題に対して、第一原理計算によって推測される転移温度上昇の原因についての報告を行う。ここでは、実際に水素を混入した鉄系超伝導体の結晶構造を構成し、安定構造を求めることで解析を行った。結果として、水素の混入によって結晶構造が超伝導の起こりやすい構造へ変化していることを突き止めた。この発見によって、今後、より高温の超伝導物質の開発に知見を与えることが期待できることに加えて、原子力材料研究(炉材の水素脆化等)に応用されうる成果でもある。

Since the discovery of the iron-based superconductor, LaFeAsOF whose Tc reached 26 K, various types of iron-based superconductors have been fabricated to attain higher . Recently, it is reported that Tc of an iron-based superconductor LaFeAsO is enhanced to 35 K by doping hydrogen. This result implies that atoms of light elements penetrate into the crystal of iron-based superconductors and transform their structures into more useful ones for superconductivity. In this talk, we investigate how the light elements are doped in the iron-based superconductors by using the first-principles density functional theory. Furthermore, we evaluate the effects of doping on the crystal structures and electronic states and explore the origin of the enhancements.