乱れた2次元超伝導体における量子ゆらぎと異常な絶縁体相

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454093
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 大熊 哲 東京工業大学, 極低温システム研究センター, 助教授 (50194105)
• Keywords: 超伝導絶縁体転移 / 薄膜 / ボ-ズグラス相 / ボルテックスグラス転移 / 量子ゆらぎ / ホール効果 / 交流インピーダンス / 磁気抵抗

Research Abstract

シンプルでよく制御された次元性と乱れをもつ従来型の超伝導体を用いて、温度、磁場及び系の乱れを変数とした磁束系の相図を、量子ゆらぎの効果が現われる極低温・高磁場域までの広い領域にわたって作成した。
従来型の超伝導体であるIn微粒子膜でも、系の次元性、平均粒径、そして測定する電流密度の大きさをある適当な条件に保てば、ボルテックスグラス(VG)転移モデルで予想される特徴的なI-V特性が観測されることを見い出した。さらに、4端子法、及び微小ドライブ・ピックアップコイル系を用いた相互インダクタンス法によって、10MHzまでの交流インピーダンスを測定した結果、位相から相転移点が明確に決まり、相転移温度近くでは振幅および位相の温度および磁場依存性が、スケーリング理論で予想される特徴的な関数形に乗ることがわかった。これらの結果は、VG転移が酸化物高温超伝導体に限らない乱れた第2種超伝導体に普遍的な、2次の相転移現象であることを示している。
一方、In微粒子膜の超伝導絶縁体転移近傍の電子状態を、電気抵抗とホール抵抗の同時測定によって調べた。電気抵抗から求めた臨界磁場B_<xxO>とホール抵抗から求めた臨界磁場B_<xyC>は異なり、乱れの度合い及び2次元性が強いほど領域B_<xxC><B<B_<xyC>が拡がる傾向が認められた。さらに、より一様な乱れをもつアモルファスMo_xSi_<1-x>超薄膜の乱れ、及び磁場印加に伴う超伝導絶縁体転移を調べたところ、絶縁体試料では磁気抵抗は常に正であるのに対し、超伝導体試料では100mK以下の極低温でのみ、臨界磁場B_<xxC>以上でク-パ-対の存在を示唆する負の磁気抵抗が観測された。これらの実験結果は、2つの系で見い出された臨界磁場以上における異常な絶縁体領域が、2次元の激しい量子ゆらぎによって出現すると予想されているボ-ズグラス相である可能性を示唆している。

Research Products

• [Publications] S.Okuma: "Quantum Fluctuations of the Phase near the S-I Transition in 2D" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). VIII 1. 53-56 (1996)
• [Publications] S.Okuma: "The Vortex-Glass Transition in Low Temperature Superconductors" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). VIII 1. 541-544 (1996)
• [Publications] S.Okuma: "Scaling of Current-Resistivity Isotherms of Indium Films in a Magnetic Field" Physica B. 228. 272-278 (1996)
• [Publications] S.Okuma: "Scaling Behavior of the Longitudinal and Hall Resistivities in Indium Films" Phys. Rev. B. 56. 410-415 (1997)
• [Publications] S.Okuma: "Hall Effect in the Mixed State of In Films" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). IX 1. 93-96 (1997)
• [Publications] S.Okuma: "Superconductor-Insulator Transitionin Uniformly Disordered Two-Dimensional Films" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). IX 1. 191-194 (1997)
• [Publications] S.Okuma: "Ac Magnetic and Mechanical Response at the Onset of Superconductivity in Magnetic Fields" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). IX 1. 199-202 (1997)
• [Publications] N.Kokubo: "Critical Scaling Behavior in the Ac Impedance of Indium Films in Magnetic Fields" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). IX 1. 195-198 (1997)
• [Publications] 大熊 哲: "極低温下水晶振動子法による膜厚・吸着原子の測定" 固体物理. 32・No.2. 97-103 (1997)
• [Publications] S.Okuma: "Universal Critical Scaling of dc and ac Complex Resistivities in an Indium Film near the Vortex-Glass Transition" Phys. Rev. B. 56. 14138-14142 (1997)
• [Publications] N.Kokubo: "Voltage Noise Measurements in Dirty Superconducting Films" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). X1. 79-82 (1998)
• [Publications] S.Okuma: "Superconductor-Insulator Transition in Two-Dimensional a-Mo_XSi_<1-X> Films" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). X1. 163-166 (1998)
• [Publications] S.Okuma: "Frequency Dependence of the Complex Resistivity in the Vortex State" Advances in Superconductivity (Springer-Verlag). X1. 75-78 (1998)
• [Publications] N.Kokubo: "Voltage Noise of an Amorphous Mo_XSi_<1-X> Film near the Superconducting Transition in Magnetic Fields" J. Phys. Soc. Jpn.67(in press). (1998)
• [Publications] S.Okuma: "Superconductor-Insulator Transition Driven by Magnetic-Field and Disorder in Two-Dimensional Mo_XSi_<1-X> Films" Solid State Commun.(in press). (1998)
• [Publications] 大熊 哲: "超伝導体の磁束状態の研究" 東京工業大学極低温システム研究センターだより. 10. 131-142 (1996)
• [Publications] 大熊 哲: "従来型超伝導体の磁束状態の研究" 東京工業大学極低温システム研究センターだより. 11(印刷中). (1997)