光学ホール係数測定法の開発とスピン電荷結合の研究

• Project/Area Number: 16684011
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小嶋 健児 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60302759)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥27,040,000 (Direct Cost: ¥20,800,000、Indirect Cost: ¥6,240,000); Fiscal Year 2005: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2004: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
• Keywords: 高温超伝導体 / ストライプ秩序 / 光学反射率 / ホール係数 / スピン電荷結合 / 銅酸化物 / スピン・電荷秩序 / ストライプ / 光学伝導度 / ミュオンスピン緩和 / 磁束コア

Research Abstract

本年度は、「ストライプ」状態を持つLa系銅酸化物(LSCO・LNSCO)を中心に、超伝導状態・常伝道状態に対する磁場効果を測定した。「光学ホール係数測定装置」による光学測定の他、ミュオンスピン緩和法など、磁気的な手法も組み合わせ、「ストライプ」状態に関してスピン電荷結合の全貌を明らかにしようとした。その結果、以下のような結果を得た。
1.ストライプが動的揺らぎにとどまる物質(LSCO)の超伝導凝集量は、光学的な測定と磁気的な測定法で大きく食い違う、という予想外の結果が得られた[研究成果4]。このことは、磁場誘起ストライプ形成が、中性子散乱など、磁気的手段では準静的エネルギー領域に観測されるのに対し、光学ホール係数測定を初めとする、光学的測定では、もっとエネルギーの高い動的な領域に自由度が大きく残っているように見えるという結果に関連する。
2.ストライプを静的に安定化させた物質(LNSCO)の磁気光学効果は、これまで知られているどの銅酸化物系のそれより大きく、単純なエネルギースケールの議論では、理解できない程度の大きさとなっている。ストライプ形成下での電気伝導と磁場という自由度には、大きな結合様式があることを示唆する。
磁場による超伝導秩序の低下と磁性の出現・競合の問題をLSCO系だけでなく、他の銅酸化物でも測定し、比較してみたが[研究成果1,5]、磁性出現は、LSCOアンダードープの特質であり、「ストライプ」の寄与が顕著であることが確認された。

Research Products

• [Journal Article] Muon Spin Relaxation Studies of Magnetic-field-Induced Effects In High-Tc Superconductors. (2005)
  • Author(s): A.T.Savici et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters 95
• [Journal Article] Effect of Disorder Outside the CuO_2 Planes on Tc of Copper Oxide Superconductors. (2005)
  • Author(s): K.Fujita et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters 95
• [Journal Article] Direct optical excitation of two and three magnons in alpha-Fe_2O_3. (2005)
  • Author(s): Y.Tanabe et al.
  • Journal Title: Low Temperature Physics 31 Pages: 780-785
• [Journal Article] In-plane optical conductivity of La_<2-x>Sr_xCuO_4: Reduced superconducting condensate and residual Drude-like response. (2005)
  • Author(s): S.Tajima et al.
  • Journal Title: Physical Review B 71
• [Journal Article] Magnetic Phase Diagram of Hole-Doped Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 Cuprate Superconductor. (2005)
  • Author(s): K.Ohishi et al.
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan 74 Pages: 2408-2412
• [Journal Article] c-axis charge dynamics in T^* cuprate superconductor (2005)
  • Author(s): T.Kakeshita et al.
  • Journal Title: Physica C 426 Pages: 345-350
• [Journal Article] Site-dilution in the quasi-one-dimensional antiferromagnet Sr2Cul-xPdxO3 : Reduction of Neel temperature and spatial distribution of ordered moment sizes. (2004)
  • Author(s): K.M.Kojima, et al.
  • Journal Title: Physical Review B 70 Pages: 944021-9440210
• [Journal Article] Expansion of vortex cores by strong electronic correlation in La2 - xSrxCuO4 at low magnetic induction (2004)
  • Author(s): R.Kadono, et al.
  • Journal Title: Physical Review B 69 Pages: 1045231-1045235
• [Journal Article] Resonant Inelastic X-Ray Scattering of the Holon-Antiholon Continuum in SrCuO2. (2004)
  • Author(s): Young-June Kim et al.
  • Journal Title: Physical Review Letters 92 Pages: 1374021-1374024
• [Journal Article] Molecular orbital excitations in cuprates : Resonant inelastic x-ray scattering studies. (2004)
  • Author(s): Young-June Kim et al.
  • Journal Title: Physical Review B 70 Pages: 2051281-2051285
• [Journal Article] Strong Correlation Between Field-induced Magnetism and Superconductivity in Pr0.89LaCe0.11CuO4. (2004)
  • Author(s): Ryosuke Kadono et al.
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan. 73 Pages: 2944-2947