| 研究課題/領域番号 |
12640332
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小池 洋二 (2001) 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134038)
加藤 雅恒 (2000) 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50211850)
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| 研究分担者 |
小池 洋二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134038)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2001年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2000年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | ビスマス酸化物 / 超伝導 / 電荷秩序 / 次元性 / 結晶構造 / 置換 / キャリア / ペロブスカイト / 粉末X線回折 / 磁化率 |
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| 研究概要 |
三次元的ペロブスヵイトBaBiO_3の結晶系は、Ba-O面よりBi-O面が大きいというミスマッチのため、BiO_6八面体が回転した単斜晶である。また、Bi^<3+>とBi^<5+>が交互に並んでCDWを形成する絶縁体である。Ba_<1-x>K_xBiO_3では、立方晶でCDWは抑制され、超伝導は出現する。そこで、K^+よりイオン半径の大きいRb^+で置換したBa_<1-x>Rb_xBiO_3に注目し、Tcと低温での結晶構造の関係を調べた。その結果、この系における超伝導出現には、立方晶で、格子定数が小さいことが好ましいことがわかった。これはBiの6s軌道とOの2p軌道の重なりが大きくなると、トランスファーエネルギーが大きくなり、Bi^<3+>とBi^<5+>になって局在しているよりも、Bi^<4+>となって伝導した方がエネルギーの得が大きいからであろう。
BaBiO_3に高圧をかけることによって、単斜晶から立方晶に変化すれば、CDWが抑えられ、Ba_<0.6>K_<0.4>BiO_3の場合より状態密度が高くなり、Tcは30Kから上昇する可能性がある。そこで、半導体Ba_<1-x>K_xBiO_3に対して、8GPaまでの高圧下で電気抵抗を測定したが、超伝導転移は観測できなかった。その原因として、高圧下では、BiO_6八面体の歪みは増長し、立方晶にならないため電荷秩序が抑制されないためであろう。
また、BaBiO_3系での電子ドープ型の超伝導体を探索するため、Ba^<2+>_<0.6>Bi^<3+>_<0.4>BiO_3の作成を試み、合成に成功した。しかし、この試料は擬立方晶にもかかわらず、依然として半導体で、超伝導転移を示さなかった。その理由の一つは、酸素欠損のためであろう。もう一つの理由として、BiO_6八面体の傾きのため、short rangeでのCDWは依然として存在しているためであろう。
また、比較物質として、CDWを有しない二次元層状Nb酸化物を合成し、Liインターカレーションにより、新超伝導物質Li_xRbSr_2Nb_3O_<10>,Li_xCsSr_2Nb_3O_<10>(Tc〜5K)を発見した。TcがBi酸化物に比べ低い理由は、明らかでなく、今後の課題である
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