銅酸化物高温超伝導体の磁気励起

• 研究課題/領域番号: 14038223
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 佐藤 正俊 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40092225)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 9,900千円 (直接経費: 9,900千円); 2003年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円); 2002年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
• キーワード: 銅酸化物 / 中性子散乱 / 磁気励起 / 超伝導機構 / ストライプ / フォノン / Cu-NQR

研究概要

銅酸化物における高温超伝導の発現機構に関して残された問題、さらには他の関連物質系の物性研究を行った。我々は高温超伝導の発現機構を、磁気的相互作用による擬ギャップ形成を中心に据えた相図を作成して自然に理解している。一方、一部の銅酸化物系(La_<2-x>Sr_xCuO_4やLa_<2-x-y>2Nd_ySr_xCuO_4等のいわゆるla214系)では"ストライプ"と呼ばれる1次元的電荷秩序が正孔濃度x=p〜1/8に現れ種々の物理量に影響を与え、さらには超伝導を抑制する(いわゆる1/8異常)が、逆に動的な"ストライプ"はその空間的非一様性を通して超伝導電子対の形成を促進するのではないかとの考えが出てきた。この考えの正否を知る目的で、超伝導電子対形成に影響を及ぼすほどゆっくりした"ストライプ"ゆらぎが、La214系以外の高温超伝導体にも存在するかどうかを知らねばならない。このことに関して、YBa_2Cu_3O_y(Y123)系のほかに、低温域で静的"ストライプ"秩序を持つLa_<1.6>Nd_<0.4>Sr_xCuO_4(x=O.12)を取り上げ、その磁気励起スペクトルX"(q,w)(q,wはそれぞれ、磁気励起の波数ベクトルとエネルギー)やフォノンの中性子散乱による測定を進め、さらに電子ドープ系のNd_<2-x>Ce_xCuO_4のX"(q,w)を含めたそれらの挙動の解析を総合的に行った。その結果、Y123系では、X"(q,w)の特徴的振舞いが、"ストライプ"を考慮しないモデルでよく説明される一方、La214系には動的"ストライプ"の影響がX"(q,w)に色濃く反映される事がはっきりと示された。このことは、たとえ、CuO_2面を共通に持つ銅酸化物においても、"ストライプ"ゆらぎが常にその超伝導発現に役割を果たすとは限らないことを示し、擬ギャップ形成を中心に据えた発現機構が当を得たものであることを正当化する。また、フォノンの挙動に関しても同様の興味で研究が進んだ。

研究成果

• [文献書誌] M.Yokoi: "Impurity Effects on the Superconducting Transition Temperature of Na_xCoO_<2-y>H_2O"J.Phys.Soc.Jpn.. 73 No.5(in press). (2004)
• [文献書誌] S.Iikubo: "Magnetic Structure of Cu_<0.3>Zn_<0.7>Cr_2Se_4"J.Phys.Soc.Jpn.. 73 No.4(in press). (2004)
• [文献書誌] M.Ito: "Studies on Magnetic Excitation Spectra of High-T_c Superconductors"J.Phys.Soc.Jpn.. 73 No.4(in press). (2004)
• [文献書誌] K.Tsuchida: "Ru-NMR Studies and Specific Heat Measurements of Bi_3Ru_3O_<11> and La_4Ru_6O_<19>"J.Phys.Soc.Jpn.. 73 No.3(in press). (2004)
• [文献書誌] M.Soda: "Magnetic Structures and Spin States of NdBaCoO_5"J.Phys.Soc Jpn.. 73 No.3(in press). (2004)
• [文献書誌] M.Ito: "Studies on the (Non)-Existence of "Stripes"in High-T_c Superconductors"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [文献書誌] S.Iikubo: "Magnetic Structure of a Spinel System Cu_<0.3>Zn_<0.7>Cr_2Se_4"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [文献書誌] N.Hamaguchi: "Low Temperature State of Pyrochlore Compound Tb_2Ti_2O_7"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [文献書誌] Y.Yasui: "Ferromagnetic Transition of Pyrochlore Compound Yb_2Ti_2O_7"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.11. 3014-3015 (2003)
• [文献書誌] Y.Kobayashi: "Co-NMR Knight Shift of Superconducting Na_xCo_<2-y>H_2O"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.10. 2453-2455 (2003)
• [文献書誌] Y.Kobayashi: "Co-NMR Study on Superconducting Na_xCo_<2-y>H_2O"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.9. 2161-2164 (2003)
• [文献書誌] M.Soda: "Magnetic Structure of High Temperature Phases of TbBaCo_2O_<5.5>"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.7. 1729-1734 (2003)
• [文献書誌] M.Ito: "Effects of "Stripes" on the Magnetic Excitation Spectra of La_<1.48>Nd_<0.4>Sr_<0.12>CuO_4"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.7. 1627-1630 (2003)
• [文献書誌] T.Kageyama: "Anomalous Hall Effect of Reentrant Spin Glass State Fe_<1-x>Al_x(x〜O.3)"J.Phys.Soc Jpn.. 72 NO.6. 1491-1494 (2003)
• [文献書誌] N.Aito: "Spin-Glass-like Transition and Hall Resistivity of Y_<2-x>Bi_xIr_2O_7"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.5. 1226-1230 (2003)
• [文献書誌] H.Masuda: "Transport and Magnetic Properties of R1-xAxCoO3(R=La, Pr and Nd ; A=Ba, Sr and Ca)"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.4. 873-878 (2003)
• [文献書誌] Y.Yasui: "Neutron Scattering Studies of Pyrochlore Compound Nd_2Mo_2O_7 in Magnetic Field"J.Phys.Soc Jpn.. 72 No.4. 865-872 (2003)
• [文献書誌] N.Aito: "Spin-Glass-Like Transition and Hall Resistivity of Y_<2-x>Bi_xIr_2O_7"J.Phys.Soc.Jpn.. 72 NO.5(in press). (2003)
• [文献書誌] H.Masuda: "Transport and Magnetic Properties of R_<1-x>A_xCoO_3 (R=La, Pr and Nd ; A=Ba, Sr and Ca)"J.Phys.Soc.Jpn.. 72 NO.4(in press). (2003)
• [文献書誌] Y.Yasui: "Neutron Scattering Studies of Pyrochlore Compound Nd_2Mo_2O_7 in Magnetic Field"J.Phys.Soc.Jpn.. 72 NO.4(in press). (2003)
• [文献書誌] T.Ido: "Anomalous Hall Effect and Magnetoresistance of SrFe_<1-x>Co_xO_<3+δ>"J.Phys.Soc.Jpn.. 72 NO.2. 357-363 (2003)
• [文献書誌] T.Miyashita: "^<59>Co-NMR Studies on La_4Co_3O_<10+δ>"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.12. 3043-3046 (2002)
• [文献書誌] S.Iikubo: "Magnetic Structure and the Hall Resistivity of Cu_<1-x>Zn_xCr_2Se_4"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.11. 2792-2799 (2002)
• [文献書誌] 安井 幸夫: "スピンアイス系の磁気相関"日本物理学会誌. 57 NO.11. 830-834 (2002)
• [文献書誌] Y.Yoshi: "Specific Heat Study in Pyrochlore Molybdates Nd_<2-x>Y_xMo_2O_7"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.3. 997-998 (2002)
• [文献書誌] Y.Yasui: "Static Correlation and Dynamical Properties of Tb^<3+>-moments in Tb_2Ti_2O_7 -Neutron Scattering Study-"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.2. 599-606 (2002)
• [文献書誌] M.Ambai: "Transport and NQR Studies of Nd_<1.6-x>Ce_xSr_<0.4>CuO_<4-δ> with T^* Structure"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.2. 538-542 (2002)
• [文献書誌] M.Kanada: "Neutron Scattering Study of the Spin Correlation in the Spin Ice System Ho_2Ti_2O_7"J.Phys.Soc.Jpn.. 71 NO.1. 313-318 (2002)
• [文献書誌] M.Sato: "Comparative Study on the Magnetic Excitation Spectra of Y123 and La214 High-T_c Systems -Are the Dynamical Stripes Important?-"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] S.Iikubo: "Magnetic Structure and the Anomalous Hall Effect of Cu_<1-x>Zn_xCr_2Se_4"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] Y.Yasui: "Detailed Studies on the Anomalous Hall Effect of Pyrochlore Molybdates"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] M.Ito: "Neutron Scattering Studies on In-Plane Longitudinal Phonons of YBa_2Cu_3O_y"Physica C. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Ido: "Anomalous Hall Effect and Magnetoresistance of SrFe_<1-x>Co_xO_<3+δ>"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] Y.Kobayashi: "NMR studies of Co-Oxides with Large Thermoelectric Performance"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] Y.Fudamoto: "μSR Studies of Two-Dimensional Antiferromagnets CaV_3O_7 and SrV_3O_7"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] M.Soda: "Transport, Thermal and Magnetic Properties of Pyrochlore Oxides Y_<2-x>Bi_xIr_2O_7"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Fujita: "Transport, Thermal and Magnetic Properties of Bi_3Os_3O_<11> and Bi_3Ru_3O_<11>"Physics B. (in press). (2003)
• [文献書誌] T.Miyashita: "Spin-State Change of Co Atoms of La_4Co_3O_<10+δ>"Physica B. (in press). (2003)
• [文献書誌] J.Okamoto: "Electronic Structure of the Pyrochlore-type Ru-Oxides through the Metal-Semiconductor Transition"Acta Physica Polonica B. (in press). (2003)