走査トンネル顕微鏡によるZhang-Rice-重項の直接的検証と高温超伝導の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440126
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小田 研 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70204211)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桃野 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00261280) ; 伊土 政幸 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90111145)
• Keywords: 擬ギャップ / 走査トンネル分光 / 超伝導臨界揺らぎ / 高温超伝導体

Research Abstract

本年度の研究では、高温超伝導発現機構の解明と密接に関係する以下の問題を精力的に調べた。
1)La系銅酸化物(La214)における擬ギャップの研究
高温超伝導体の擬ギャップはBi系銅酸化物(Bi2212)において発見され、他の高温超伝導体においても擬ギャップが存在するかどうかが大きな問題となっていた。本研究では、走査トンネル分光(STS)とポイント・コンタクト型トンネル分光(アルゴンヌ国立研究所との共同研究)により、La214における擬ギャップの存在が明らかとなり、擬ギャップは高温超伝導体に共通する性質であることが示された。また、電子比熱や磁化率の測定から、擬ギャップの発達が顕著となる温度(擬ギャップ温度)T^*は、La214でもBi2212と同様、超伝導状態におけるギャップの大きさ2【right filled triangle】_0から予想される平均場の超伝導転移温度T_<co>とほぼ一致することが明らかになった。これは、擬ギャップの起源が超伝導と密接に関係すること示しており、高温超伝導の研究分野における重要な成果である。
2)La214における超伝導臨界揺らぎ
La214における磁化率の磁場依存性と電子比熱の温度変化の測定から、超伝導臨界揺らぎはT_c近傍のT^*よりかなり低温(T_cの2割程度高温)で発達し始めることが明らかになった。ところで、擬ギャップの起源として一重項電子対の形成が考えられている。本研究における超伝導臨界揺らぎに関する結果は、T^*付近から形成されると考えられる一重項対の集団運動におけるコヒーレンスがT^*より十分低温のT_cの近傍で発達することを示しており、超伝導転移の機構を考える上で興味深い成果である。

Research Products

• [Publications] N. Momono: "Crossover behavior of in-plane and out-of-plane resistivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4"PHYSICA C. 317-318. 603-606 (1999)
• [Publications] T. Nakano: "Effects of Zn substitution on magnetic properties and superconductivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4"PHYSICA C. 317-318. 575-578 (1999)
• [Publications] M. Oda: "Superconducting gap and pseudogap behavior in high-Tc cuprates"Advances in Superconductivity. XI. 157-160 (1999)
• [Publications] N. Momono: "Pseudogap behavior in the electronic specific heat of La_<2-x>Sr_xCuO_4"J. Low Temp. Phys.. 117. 353-357 (1999)
• [Publications] M. Ido: "Correlation between superconducting gap and pseudogap in high-To cuprates"J. Low Temp. Phys.. 117. 329-339 (1999)
• [Publications] M. Oda: "Superconducting gap and pseudogap behavior of high-Tc cuprates"Int. J. Modern Phys. B. 13. 3605-3609 (1999)