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組成と層間キャリア濃度差の精密制御による100K級銅酸化物超伝導体のTc向上

Research Project

Project/Area Number 17038023
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

伊豫 彰  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (50356523)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永崎 洋  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (20242018)
鬼頭 聖  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (30356886)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥5,100,000 (Direct Cost: ¥5,100,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords高温超伝導 / 多層型銅酸化物超伝導体 / 高圧合成法 / フローティングゾーン法 / 新超伝導体探索 / 酸化物単結晶育成
Research Abstract

銅酸化物超伝導体におけるブロック層の「乱れ」の効果とCuO2層の枚数が超伝導特性に与える影響を調べてTcの向上指針を探ると共に、CuO2面を4枚有する頂点フッ素系単結晶について光電子分光測定を行い、下記の結果を得た。
1.ブロック層の乱れによる不均一
局所的格子歪みの大きさを制御したBi2Sr2-xLnxCuO6+δ(Ln=La,Gd等)においてSTM/STS測定を行った。その結果、いずれの系にもナノメートルスケールのギャップ不均一性が存在するものの、特に局所的格子歪みの大きいLn=Gdでは不均一性が大きく(D>50meV)かつV型の構造を有する、いわゆる擬ギャップ型の特徴を示す領域が顕著だった。擬ギャップ領域の増大は、Bi2212の不足ドープ領域においても観測されており、CuO2面外の化学的不均一性が擬ギャップ領域の増大(=超伝導領域の減少)に起因するものであることを示している。
2.CuO2面の多層効果
ブロック層の乱れはTcに破壊的効果を与えるが、多層型ではブロック層から離れている内側のCuO2面(IP)は乱れの影響を受けにくいため、IPへの最適なキャリアドープ実現により、より高いTcが期待できる。Hg系およびF系多層型超伝導体のTcとCuO2面の枚数(n)との関係を調べた結果、n=3においてTcの最大値を有し、n=5以上ではそのTcはほぼ一定となった。これは、多層系では、ドープされたキャリアがほぼ外側のCuO2面(OP)に偏在し、IPへのキャリアドープが有効に行われなかったことを示唆している。
3.セルフドーピングの可能性
ブロック層を乱さず、かつ、IP、OP共にキャリアがドープされた状況が実現していることを示唆する結果が、n=4のF系単結晶の光電子分光によって得られた。IP、OPに対応する2本のバンドが観測されており、かつその面積から各々のバンドにドープされたキャリア数を見積もると、正孔0.2(Band P)、電子0.2(Band N)となる。このことは、本系ではIPからOPへ(あるいはOPからIPへ)電子が移動し、それぞれ正孔、電子がドープされた状態となり、Tc=55Kの超伝導が実現したことを示している。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2006 2005

All Journal Article (11 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Anomalous Fermi-surface dependent pairing in a self-doped high-T-c superconductor2006

    • Author(s)
      Chen YL., Iyo A, Yang WL, Zhou XJ, Lu DH, Eisaki H, Devereaux TP, Hussain Z, Shen ZX
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS 97

      Pages: 236401-236401

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      2006 Annual Research Report
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    • Author(s)
      H.Mukua, M.Abe, S.Shimizu, Y.Kitaoka, A.Iyo, Y.Kodama, H, Kito, Y.Tanaka, K.Tokiwa, T.Watanabe
    • Journal Title

      JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 75

      Pages: 123702-123702

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Synthesis and physical properties of multilayered cuprates2006

    • Author(s)
      A.Iyo, Y.Tanaka, Y.Kodama, H.Kito, K.Tokiwa, T.Watanabe
    • Journal Title

      PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS 445

      Pages: 17-17

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Influence of the quasiparticle lifetime effect on local tunneling spectra of high-T-C superconductors2006

    • Author(s)
      S.Kashiwaya, A.Sugimoto, H.Eisaki, T.Matsumoto, H.Kashiwya, Y.Tanaka
    • Journal Title

      PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS 445

      Pages: 146-146

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhancement of electronic inhomogeneities due to out-of-plane disorder in Bi2Sr2CuO6+delta superconductors observed by scanning tunneling spectroscopy2006

    • Author(s)
      A.Sugimoto, S.Kashiwaya, H.Eisaki, H.Kashiwaya, H.Tsuchiura, Y.Tanaka, K.Fujita, S.Uchida
    • Journal Title

      Physical Review B 74 (9)

      Pages: 94503-94503

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      2006 Annual Research Report
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    • Author(s)
      J.Lee, K.Fujita, Y.Aiura, H.Bando, M.Ishikado, T.Masui, H.Eisaki, S.Uchida, J.C.Davis et al.
    • Journal Title

      Nature 442 (7102)

      Pages: 546-546

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      A.Iyo, Y.Tanaka, Y.Kodama, H.Kito, K.Tokiwa, T.Watanabe
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      Physica C (掲載決定、巻・号は未定)

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      H.Kito, A, Iyo
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      Physica C (掲載決定、巻・号は未定)

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      Fujita K, Noda T, Kojima KM, Eisaki H, Uchida S
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS 95

      Pages: 97006-97006

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  • [Journal Article] Atomic-scale sources and mechanism of nanoscale electronic disorder in Bi2Sr2CaCu2O8+delta2005

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      McElroy K, Lee J, Slezak JA, Lee DH, Eisaki H, Uchida S, Davis JC
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      SCIENCE 309(5737)

      Pages: 1048-1048

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    • Author(s)
      McElroy K, Lee DH, Hoffman JE, Lang KM, Lee J, Hudson EW, Eisaki H, Uchida S, Davis JC
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW LETTERS 94

      Pages: 197005-197005

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      伊豫 彰
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      5
    • Publisher
      日刊工業新聞社
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      伊豫 彰
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      10
    • Publisher
      (株)アグネ技術センター
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  • [Book] 「バルク単結晶の最新技術と応用開発」第8章 酸化物超伝導単結晶2005

    • Author(s)
      永崎洋, 綿打敏司
    • Total Pages
      20
    • Publisher
      (株)シーエムシー出版
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      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2018-03-28  

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