2006 Fiscal Year Annual Research Report
ミクロ不均一性制御による高温超伝導体の光学スペクトル操作
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15204030
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内田 慎一 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (10114399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小嶋 健児 東京大学, 大学院理学系研究科, 助手 (60302759)
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| Keywords | 高温超伝導 / 結晶格子乱れ / STM / STS / T_c向上 / 競合する秩序 / 電子ガラス / 擬ギャップ |
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| Research Abstract |
Cu酸化物の高温超伝導は反強磁性モット絶縁体への化学ドーピング操作によって実現する。この操作あるいは酸素ノンストイキオメトリーなど結晶成長過程で導入される乱れがCuO_2面の電子状態と超伝導特性に与える影響をサブミリ〜赤外の光学スペクトル、走査型トンネル電子顕微分光(STM/STS)、そして角度分解光電子分光など様々なスペクトロスコピーにより調べた。
本年度の研究で明らかになったことは、
1.様々な結晶格子サイトに存在する、あるいは導入された乱れのうちCuO_2面に隣り合う頂点酸素原子を含む原子層の乱れがCuO_2面の電子状態に大きな変化をもたらし、臨界温度T_cを減少させていることを示した。CuO_2面では超伝導秩序と別の秩序が共存・競合しており、上記の乱れが別の秩序を増強させることをSTM/STSで観測した。
2.隣接層の乱れを少くすることでT_cが上昇することをK_2NiF_4構造のSr_2CuO_<3+δ>で実証した。この物質でのドーパント原子は頂点酸素であり、乱れは頂点酸素の配列に存在する。それを秩序化することでCuO_2面1枚の物質としては最高クラスのT_c=95Kが実現した。
3.超伝導と共存・競合する別の秩序は、一種の電荷秩序状態であり、乱れによって長距離秩序とならず「電子ガラス」状態になっていることを特殊なSTM/STS解析手法を用いて明らかにした。この「電子ガラス」が「擬ギャップ状態」に対応しており、それを融解させた状態が高温超伝導であると考えられる。
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