発表者 中西章尊(鈴木草部研)

指導教官 草部浩一

Title Structural stability of CaSi2 under high pressure

Abstract
CaSi2 is known to show pressure-induced superconducting transition at P=15[GPa].
The transition temperature is reported to be around 14[K] at the maximum.
There are two phase transitions with structural transformation.
The low-pressure CaSi2 structure is in rhombohedral phase, 
which is not known to be supercoductor above the Helium temperature.
At the first transition, the structure becomes a trigonal phase,
in which Si atoms form corrugated honeycomb layers like 
distorted Graphene sheets, and Ca plane stack between two Si planes. 
Each Ca atom locates above the center of Si hexagon. 
The Si network is not completely planer but has a waved structrue. 
As pressure increases, the Si network becomes flattened slightly. 
Superconducting transition temparature is about 4[K]
After the second phase transition around 15[GPa], the Si network becomes 
nearly planer but not perfect. The structure is almost close to the AlB2 structure. 
After the second phase transition, Tc becomes around 14[K]. It's almost the maximum. 
In this study, I will discuss structure of CaSi2 under high pressure
and possible explanation on the pressure dependence of the transition temperature. 


題　高圧でのCaSi2の構造安定性

要旨
CaSi2は、圧力誘起超伝導転移を起こすことが知られている。転移温度は最高で約14[K]である。
構造相転移は２回ある。低圧力下では菱面体晶構造であり、ヘリウム温度以上では超伝導にならない。
最初の転移で、構造は三方晶になる。これはシリコン原子が、波形状に歪んだ蜂の巣をしており、
カルシウム面がシリコン面の間にはさまり、カルシウム原子がシリコンの六角形の中心の上にきている。
超伝導転移温度は約4[K]である。
２度目の転移は約15[GPa]でおき、シリコン面が平面に近くなるものの、完全には平らにならない。
この構造は、AlB2構造にかなり近い。2回目の転移の後、Tcは14[K]位で、ほぼ最高となる。
本研究では、高圧でのこの様なCaSi2の構造について議論し、可能なかぎり超伝導転移温度の圧力依存性
について説明を与える。

参考文献
P.Bordet, M.Affronte, S.Sanphilippo, M.Nunez-Reguerio, O.Laborde,
G.L.Olcese,
A.Palenzona, S.Lefloch, D.Levi, and M.Hanfland
Phys. Rev. B 62, 11392 (2000)