Bi2201系の異常金属相及び超伝導相における電子比熱と熱伝導度

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08227203
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山谷 和彦 北海道大学, 工学部, 教授 (80002054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡島 吉俊 北海道大学, 工学部, 助手 (00213934)
• Keywords: 銅酸化物超伝導体 / 比熱異常 / d-波超伝導 / 異常金属相

Research Abstract

PbをドープしたBi2201系(Bi_<2.1-x>Pb_xSr_<1.9>CuO_y)の多結晶の超伝導試料と非超伝導試料の低温比熱を測定した結果、超伝導遷移温度における比熱異常の大きさはs-波超伝導体のそれと比較すると小さいことが判った。これはBi2201系がd-波超伝導体であることを示す。以下に研究成果をまとめる。
1)空気中で固相反応法で作製した多結晶は非超伝導試料であった。超伝導試料はアウゴンガス中でアニール、即ち、キャリアーを減少させることにより作製した。超伝導遷移温度はSQUIDを用いたマイスナー効果の測定から決定した。
2)非超伝導試料の比熱は温度の減少とともに単調に減少し、比熱異常は見られなかった。その温度依存性は単純に温度の1次(電子比熱)と3次(格子比熱)の項で表すことが出来ず、温度の-2次(ショットキー項)、温度の5次(非調和格子振動)の項を付加する必要があった。前者は低温部で、後者は高温部で全比熱に対して大きく寄与した。
3)超伝導試料の比熱は温度と共に単調に変化せずに、T_cにおいて「こぶ状」の比熱異常を示した。常伝導、超伝導状態の電子比熱は全比熱から格子比熱とショットキー比熱を差引いて求めた。その結果、T_c以上の電子比熱係数は温度によらず一定であったが、T_cでは「ステップ状の飛び」が見られた。T_cでの比熱の飛びの大きさと電子比熱の比は0.6であった。得られた値はBCS値と比較すると小さく、半分以下であった。これはd-波超伝導体の特徴と一致することが判った。
4)今後、広範囲のキャリアー濃度で比熱異常を観測し、比熱異常の統一的描像を得ることが研究課題である。

Research Products

• [Publications] 本間 竜也: "Effects of oxygen doping and pressure on superconducting transition temperature in Y_<0.9>Ca_<0.1>Ba_2Cu_3O_y" Solid State Commun.98・5. 395-400 (1996)
• [Publications] 西島 辰也: "Phonon anomaly mof under-doped YBa2Cu3O6.6 studied by neutron scattering" Physica B. 21G&220・1-4. 204-206 (1996)
• [Publications] 岡島 吉俊: "Effects of Zn doping on lattice specific heat in La2CuO4" Physica B. 219&220・1-4. 213-215 (1996)
• [Publications] 稲垣 克彦: "Transport properties of localized states in Bi2Sr2CuO6 single crystals" Physica C. 263・1-4. 321-324 (1996)
• [Publications] 山谷 和彦: "Ion-channeling studies of lattice anomalies well above Tc in YBa2Cu3O7-y" J. Low Temp. Phys.105・3/4. 831-836 (1996)
• [Publications] 林 浩一: "Thermoelectric power in CaLaBaCu3Oy (6.71<y<6.89)" Czechoslovak Journal of Physics. 46・Sup.1171-1172 (1996)