インターカレーションによる複合銅酸化物の電子相転移の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455001
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小池 洋二 東北大学, 工学部, 助教授 (70134038)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 雅恒 東北大学, 工学部, 助手 (50211850) ; 野地 尚 東北大学, 工学部, 助手 (50180740)
• Keywords: 酸化物高温超伝導体 / インターカレーション / 高温超伝導 / 異方性 / 近接効果 / Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>

Research Abstract

高温超伝導の発現機構に関する知見を得ることを目的として、本年度は、Bi系高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>、および、Bi_2Sr_2Ca(Cu_<1-z>Co_z)_2O_<8+δ>にヨウ素をインターカレーションし、超伝導転移温度Tcと電子構造の異方性(次元性)のインターカレーションによる変化について調べた。
1.Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>単結晶にヨウ素をインターカレーションした化合物について、Tcと電気的物性の異方性を測定した結果、インターカレーションによって電子構造が準2次元的なものから異方性の大きな3次元的なものに変化し、Tcが低下することが分かった。この研究により、高温超伝導体をCuO_2面から成る超伝導層といわゆるブロック層から成る常伝導層の重ね合わせと見なすことが適当であり、キャリヤ-濃度の高い高温超伝導体(オーバードープ領域の試料)では、インターカレーションによって注入されたキャリヤ-は超伝導層だけでなく常伝導層にも分布し、近接効果のためにTcが低下していると理解できることが分かった。
2.酸素量δの異なる種々のBi_2Sr_2Ca(Cu_<1-z>Co_2)_2O_<8+δ>にヨウ素をインターカレーションした化合物とインターレーションしない化合物について、Co置換によるTcの低下率d{Tc(z)/Tc(0)}/dzを調べた結果、低下率はδには依存せず、インターカレーションの有無に依存することが分かった。この研究により、ヨウ素インターカレーションによるTcの低下は、インターカレーションによるキャリヤ-濃度の変化だけでなく、CuO_2面の面間距離の増大にも起因していることが分かった。

Research Products

• [Publications] A.Fujiwara: "Changes of the Dimensionality and Tc throuth the Iodine Intercalation and Oxidation in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> Single Crystals" Physical Review B. 52. 15598-15606 (1995)
• [Publications] Y.Koike: "Dimensionality,Tc and Cu-Site Substitution Effect of Iodine-Intercalated and Oxidized Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>:Interpretation by the Multilayer Model" Physica C. (印刷中). (1996)