電子ドープ型銅酸化物の中性子散乱による磁気相関と高温超伝導の普遍的関係の解明

• 研究課題/領域番号: 17684016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20303894)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2007年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2006年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2005年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
• キーワード: 電子ドープ型高温超伝導 / 中性子散乱 / 磁気相関 / 単結晶育成 / 構造解析

研究概要

19年度も、電子ドープ型超伝導体における磁気相関の研究を中性子散乱実験を中心に進めた。ホールドープ系では、低エネルギー領域の格子非整合磁気相関と超伝導の密接な関係性が、系統的な研究により示されている。また、ドープによる高エネルギー磁気相関の変化についても調べられており、超伝導相では「砂時計型」の励起スペクトルの存在が報告されている。一方、電子ドープ系では、ホールドープ系とは対照的に、(π,π)点を中心とした格子整合な低エネルギー相関が超伝導相で観測されることをこれまでに我々の研究で明らかにした。本年度は、高エネルギーまでの励起スペクトルがドーピングによりどのように変化するのかを明らかにするため、パルス中性子源を利用した実験を行い、その詳細を解析で明らかにした。その結果、これまでに我々が明らかにした最適ドープ組成の励起スペクトルに比べ、電子を過剰にドープしたPr^<l-x>LaCe^xCuO_4では、エネルギー遷移100meVの高エネルギー領域に磁気励起状態が存在するものの、最適組成試料に比べて散乱強度は約半分に減少していることを見いだした。また低エネルギー領域での格子整合なピークもエネルギーの上昇に対して著しく増加している。これらのことは、電子ドープによりー磁気相関が顕著に弱まることを示唆しており、ホールドール系との比較からは、磁気相関のドーピングに対する変化の仕方に、高エネルギー領域までの電子・ホール非対称性が存在することを意味している。

研究成果

• [雑誌論文] High-energy magnetic excitations from dynamic stripes in La_<1.875> Ba_<0.125> CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Guangyong Xu
  • 雑誌名: Physical Review B 76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed neutron-scattering study of an entire spin excitations in the electron-doped high-T_c superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 44-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Correlations in Electron-Doped High-T_c Superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 雑誌名: J. Phys. and Chem. of Solid 68 ページ: 2035-2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron-Phonon Anomaly Related to Charge Stripes: Static Stripe Phase Versus Optimally Doped Superconducting La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: D. Reznik
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 353-364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron-scattering study on spin fluctuations in high-temperature-tetragonal phase of La_<1.70>Sr_<0.24>Ce_<0.06>CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Enoki
  • 雑誌名: J. Phys. and Chem. of Solid. 68 ページ: 2111-2114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoemission study of the superconducting-gap symmetry in electron-doped high-T_c superconductors (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 雑誌名: J. Phys. and Chem. of Solid 68 ページ: 2035-2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulsed neutron-scattering study of an entire spin excitations in the electron-doped high-T_c superconductor (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Matsui
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 862-863
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic correlations and superconductivity in La_<1.93>Sr_<0.07>CuO_4 revealed by μSR (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 526-528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Spin Excitations in Optimally Electron-Doped Pr_<0.89>LaCe_<0.11>CuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Masaki FUJITA
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75
  • NAID: 110004789063
• [雑誌論文] Universal magnetic excitation spectrum in cuprates (2006)
  • 著者名/発表者名: J.M.Tranquada
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 67 ページ: 511-515
• [雑誌論文] Incommensurate Lattice Distortion in the High Temperature Tetragonal Phase of La_2(Sr,Ba)_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Shuichi WAKIMOTO
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 75
• [雑誌論文] Electron-phonon coupling reflecting dynamic charge inhomogeneity in copperoxide superconductors (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Reznik
  • 雑誌名: Nature 440 ページ: 1170-1173
• [雑誌論文] Impurity effect on the diagonal incommensurate spin correlations in La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73
• [雑誌論文] Effects of superconductivity and charge order on the subterahertz reflectivity of La_<1.875>Ba_<0.125-y>Sr_yCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ortolani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 73
• [雑誌論文] Neutron scattering study on stripe correlations in La_<2-x>Ba_xCuO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita
  • 雑誌名: Physica C 426-431 ページ: 257-261
• [雑誌論文] Soft Phonons and Structural Phase Transitions in La_<1.875>Ba_<0.125>CuO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Kimura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 445-449
• [雑誌論文] Field-Induced Uniform Antiferromagnetic Order Associated with Superconductivity in Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Kadono
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 2806-2812
• [雑誌論文] X-ray and Electron Diffraction Study of a Precipitation Phase in Nd_<1.85>Ce_<0.15>CuO_4 y Single Crystal (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Kimura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 74 ページ: 2282-2286
• [雑誌論文] Direct Observation of a Nonmonotonic d_x^2-_y^2-Wave Superconducting Gap in the Electron-Doped High-T_c Superconductor Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Matsui
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett 95
• [雑誌論文] Magnetic excitations from the linear Heisenberg antiferromagnetic spin trimer system A_3Cu_3(PO_4)_4 (A=Ca,Sr,and Pb) (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuda
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71
• [学会発表] Doping and temperature evolutions of spin correlations in electron-doped Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 学会等名: 20th International Symposium on Superconductivity
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] Doping and temperature dependences of low-energy spin excitations in electron-doped high-T_c superconductor Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nakagawa
  • 学会等名: International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2007-08-23
• [学会発表] Fe-doping-induced charge-density-wave order in La_<1.88-y>Sr_<0.12+y>Cu_<1-y>Fe_yO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 学会等名: International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2007-08-20
• [学会発表] Neutron-Scattering study of spin correlations in La_<1.94-x>Sr_xCe_<0.06>CuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Enoki
  • 学会等名: International Conference on Spectroscopies in Novel Superconductors
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2007-08-20
• [学会発表] Neutron-scattering study of impurity effects on the stripe order in high-T_c cuprate (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2007-05-18
• [学会発表] High-Energy Spin Excitations in Overdoped Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Fujita
  • 学会等名: International Symposium on Lattice Effects in Cuprate High Temperature Superconductor
  • 発表場所: Tsukuba, Japan