2013 Fiscal Year Research-status Report
銅酸化物および鉄系超伝導体におけるノイズ測定による電荷秩序の観測
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25400360
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤井 武則 東京大学, 低温センター, 助教 (80361666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝光 敦 東京大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (80311645)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 鉄系超伝導体 / ネルンスト効果 / 電荷秩序 / ネマティック相 |
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| Research Abstract |
近年、銅酸化物高温超伝導体および鉄系超伝導体において、自発的に回転対称性を破るネマティック相という一次元的な電子状態が報告されている。本研究の目的は、抵抗率およびネルンスト電圧のノイズ測定を行うことによって電荷秩序およびVortexの観測を行い、超伝導発現機構とネマティック電子状態がどのように関係しているかを明らかにすることである。
ネルンスト効果は、電荷秩序や磁束フロー（Vortex flow）に敏感なプローブであり、本年度は、Coをドープした鉄系超伝導体を作製し、そのネルンスト効果の測定を行った。
ネルンスト係数の温度依存性において、x=0の母物質ではSDWの転移に伴いネルンスト係数の増大が見られた。そのピーク値は1.6microV/KTと非常に大きく、ネルンスト効果が電荷秩序に敏感なプローブであることが良く分かる。
Coドープ依存性に目を向けると、x=0の母物質ではSDWにより抵抗率が減少するが、CoをドープしていくとSDWにより抵抗率が増加する。これはCo不純物による異方的散乱によるものと考えられているが、これと同様に、Coをドープすると、ネルンスト効果もSDWによる変化の方向が変化し、ネルンスト係数は減少する。ネルンスト電圧は、基本的に緩和時間のエネルギー微分によるので、このことはCoをドープすると散乱過程が変化することを意味する。
超伝導を示す組成では、低温で明瞭なVortexによるネルンスト効果の増大が見られた。しかし、高温超伝導体のように超伝導転移温度より高温からネルンスト効果が増大するような振る舞いは見られず、超伝導揺らぎは小さいということが分かった。
一方SDW転移温度以上において、報告されているネマティック相の起こる温度付近において、ネルンスト係数の温度依存性が変化することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定では、高温超伝導体であるYBCOの非双晶化した試料でノイズ測定を行う予定であったが、本年度は鉄系超伝導体のネマティック相をネルンスト効果で観測できるかどうかを確かめるために、Coをドープした鉄系超伝導体Ba122のネルンスト効果の測定を行った。そこでは、ネマティック相が確認されている温度付近において、ネルンスト係数の温度変化に異常が見られ、ネルンスト効果によってネマティック秩序が観測できることが確認された。このことは、今後のノイズ測定に繋げる重要な結果である。
ノイズ測定については、代表的なCDW物質であるモリブデンブルーブロンズを用いて、測定装置の立ち上げを行っているが、現在のところCDWによるスライディングが見られていない。装置の問題か試料の問題かはっきりしないが、本年度引き続き装置の立ち上げを行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年度は、引き続きノイズ測定装置の立ち上げを行い、その間に、ネルンスト効果の測定を行う。鉄系超伝導体では抵抗率に大きな面内異方性が見出されており、その異方性がSDWから予測される異方性と異なるため、その起源が議論されている。ここでは一軸圧をかけた状態でネルンスト効果を測定できる装置を作り、ネルンスト効果の異方性の測定を行う。また、一軸圧をかけてSDWの方向をそろえた状態でのノイズ測定も試みる。
一方、ノイズ測定によるVortex flowの観測も行う。第II種超伝導体では、磁場と垂直に電流を流すとVortexにローレンツ力が働き動き出す。ここで誘導起電力により発生した抵抗電圧には交流成分が含まれるため、狭帯域ノイズが現れる。これらのノイズ周波数は0.25Hzから2Hzと、密度波の数十kHzから数百kHzに比べて非常に遅い。ロックインアンプを用いて、このノイズの測定を試みる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
所要額3510000円を予定通り執行した結果、2971円の残金が生じた。ほぼ計画通りの執行と考えてよい。年度末に無理に残金が0になるように調整する必要がないとのことなので、翌年度に繰り越すことにした。
2014年度の予算執行計画の通り使用する。2971円は消耗品費として執行する予定である。
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