極低温走査トンネル分光顕微鏡法による非BCS超伝導体の秩序変数の対称性の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11304021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 西田 信彦 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50126140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 正茂 静岡大学, 理学部, 助手 (20281058) ; 金子 真一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40301171) ; 坂田 英明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30215636)
• Keywords: 極低温走査トンネル分光 / 高温超伝導体 / 重い電子系超伝導体 / クーパー対の軌道対称性 / 超伝導磁束格子 / 超伝導磁束芯の電子状態 / Bi_2Sr_2CaCu_2O_x / YNi_2B_2C

Research Abstract

液体ヘリウム3の温度領域0.45Kまで使用可能な極低音走査トンネル分光顕微鏡(LT-STS/STM)を開発製作した。開発した技術を用いて、さらに測定温度領域を広げるために希釈冷却器温度ではたらくLT-STS/STMを設計・製作、現在テスト中である。また同時に、LT-STS/STMを用いて超伝導研究を進展させ、Bi_2Sr_2CaCu_2O_x、YNi_2B_2C、CeRu_2の超伝導磁束格子の観測に成功した。Bi_2Sr_2CaCu_2O_xについては4.2Kから70Kの温度範囲、4Tから11.5Tの磁場領域にわたりBi_2Sr_2CaCu_2O_xの超伝導量子磁束の観察に成功し、低温における磁束グラス状態およびその融解の実空間観測を行った。これは世界で初めてのことである。Bi_2Sr_2CaCu_2O_xの磁束芯および量子磁束を捕獲している高エネルギー重イオンで作った円柱状欠陥の周りの準粒子局所状態密度の観測から磁場中においてはクーパー対の軌道対称性が単純なd_<x^2-y^2>ではなくisやid_<xy>の成分が混ざっている可能性を見つけた。その一部は、第21回低温物理国際会議(ヘルシンキ、1999)において発表した。YNi_2B_2Cについては、磁束格子の結晶軸依存性と磁場による三角格子から四角格子への転移を見いだした。これはPhys.Rev.Lett.84(2000)1583に発表した。CeRu_2は、極低温、真空中で試料を割ることにより清浄表面を準備でき、走査トンネル分光が可能となって磁束格子の観測に成功した。これはCe、Uを含み表面が酸化されやすい重い電子系超伝導体のLT-STS測定に道をひらくものであり、世界にさきがけこの分野の研究を行いうると考えている。来年度UPt_3、UPd_2Al_3の実験を予定している。

Research Products

• [Publications] H.Sakata 他5名: "Imaging of a Vortex Lattice Transition in Yni_2B_2C by Scanning Tunneling Spectroscopy"Phys. Rev. Lett.. Vol.84,No.7. 1583-1586 (2000)
• [Publications] N.Nishida 他7名: "Studies of Boundary Effects and Symmetry of Cooper Pairing in Bi_2Sr_2CaCu_2O_x by LT-STS"Physica B. (in press). (2000)