走査トンネル顕微鏡によるCu-O面の直接観察と局所対破壊効果から見た高温超伝導

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10440095
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 伊土 政幸 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90111145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桃野 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00261280)
• Keywords: 銅酸化物高温超伝導体 / 走査型トンネル顕微鏡 / 不純物効果 / 超伝導ギャップ / 擬ギャップ

Research Abstract

本研究では1)Cu-O面の走査トンネル顕微鏡(STM)像からアンダードープ領域とオーバードープ領域でのdホールの局在性の違いを明らかにすること、2)Cuサイトのdスピンが作る磁気的ネットワークに対する不純物効果を通してこの磁気的ネットワークが超伝導の発現に果たす役割を調べてきた。その結果、前者に関しては、Bi2212系のオーバードープ領域ではd、pホールの軌道(d_<x2-y2>およびp_σ)が強く混成するためSTMパターンが格子状になることを確認した。これに対してdホールの局在性が強いアンダードープ領域では、d軌道とp軌道との混成が弱まってSTMパターンが球状配列へ変化すると期待されるが、アンダードープ領域では良質な単結晶が得られず、明瞭なSTM像は観測できなかった。一方、超伝導に対する不純物効果に関しては、3dスピンを持たないZnは(3dスピンを持つNiと違って)dスピンの磁気的ネットワークを大きく乱し、その乱れた領域では本質的に超伝導が起きなくなることを再確認した。ところで、Bi2212等の銅酸化物高温超伝導体では、常伝導相のT^*(〜2Δo/4.3k_B)付近からクロスオーバー的に成長する擬ギャップが超伝導の発現に深く関わっている可能性が高く、現在、世界的レベルで精力的な研究が続けられている。本研究でも擬ギャップに対する研究を進め、これまでほとんど報告のなかったLa214系でもやはりT^*付近から擬ギャップが成長することを見出した。さらに、この擬ギャップ現象と超伝導に対する不純物効果から、擬ギャップが超伝導の前駆的現象であることを示した。今後、擬ギャップの成長が高温超伝導の発現に果たす具体的役割を明らかにして行きたい。

Research Products

• [Publications] T.Nagata: "Pseudogap and superconductivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4"Physica C. (in press). (2001)
• [Publications] T.Matsuzaki: "Superconducting gao and pseudogap behavior in high-Tc cuprates"J.Chem.Solids. 62. 29-33 (2001)
• [Publications] M.Oda: "Hyperbolic dependence of vs.Tc ratio on hole-doping level in high-Tc cuprates : energy scale in determining Tc"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 983-984 (2000)
• [Publications] M.Oda: "Novel relation between Tc and low-energy gap 2Δo in Bi2212 and La214"Physica C. 341-348. 847-850 (2000)
• [Publications] N.Momono: "Pseudogap in electronic Raman spectra of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<x+δ>"Physica C. 341-348. 909-910 (2000)
• [Publications] M.Oda: "What is the energy scale in determining the Tc of cuprate superconductivity"Supercond.Sci.Technology. 13. 139-146 (2000)