オキシクロライド高温超伝導体の高圧下単結晶育成と電子物性

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440111
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 東 正樹 京都大学, 化学研究所, 助手 (40273510)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 英典 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40187935) ; 藤田 全基 京都大学, 化学研究所, 助手 (20303894)
• Keywords: 高温超伝導 / オキシクロライド / 単結晶 / 高圧合成 / STM / μSR

Research Abstract

Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2の磁場中配向した試料について、カナダ・トライアンフでμSR測定を行い、磁気相図の作成を行った。母体のCa_2CuO_2Cl_2(x=0)はT_N=250Kの反強磁性絶縁体である事が知られているが、x=0.0025で120K、0.005で10Kとキャリアドープに伴ってT_Nは急激に低下し、0.01では反強磁性長距離秩序が完全に消失することが分かった。このことからLa_<2-x>Sr_xCuO_4に比べて反強磁性秩序の消失が低キャリア濃度で起こり、超伝導の出現は高キャリア濃度で起こる、この系の特徴が明らかになった。二つの秩序相(反強磁性と超伝導)の間の広い組成領域にはスピングラス相があると予測されるが、今年度内に明らかにすることは出来なかった。これは次年度以降の課題である。
また、単結晶試料のSTM測定によって、アンダードープ試料の超伝導状態では、異なる電子状態が空間的に分布した不均一が生じていることを見いだした。
さらに、Ca_2CuO_2Cl_2xCaClO_4+xCuOの出発組成から合成した試料が、最高で38KのT_cを持つ超伝導体となることが分かった。これはCa_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2の最高のT_cである28Kよりも高く、また、試料が化学的に安定な特徴もある。現段階ではこのキャリアドープのメカニズムが塩素を酸素で置換するためなのか、または格子間位置に過剰の酸素が入るためなのはかは不明であるが、今後粉末試料の中性子散乱実験や単結晶を用いた構造解析、蛍光X線分析によって明らかにしていきたい。

Research Products

• [Publications] M.Azuma: "Single-Crystal Growth of Transition Metal Oxides at High Pressures of Several GPa"J. Phys. : Condens. Matter. 14. 11321-11324 (2002)
• [Publications] M.Azuma: "Single crystal growth of transition metal oxides at high pressures of Several GPas"Physica C. (印刷中).
• [Publications] M.Azuma: "Single Crystal Growth of C{_<2-x>_xNa_xCuO_2Cl_2 and Related Compounds at High Pressures of Several GPa"J. Low Tem. Phys.. (印刷中).
• [Publications] Y.Kohsaka: "Growth of Na-Doped Ca_2CuO_2Cl_2 Single Crystals under High Pressures of Several GPa"J. Am. Chem. Soc.. 124. 12275-12278 (2002)
• [Publications] 東 正樹: "Gpa領域での遷移金属酸化物単結晶育成"日本物理学会誌. 57. 492-499 (2002)
• [Publications] 東 正樹: "放射光X線回折を利用した高圧合成研究"固体物理. 38. 141-150 (2003)