光電子分光法による高温超伝導発現機構の解明

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01631502
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 隆 東北大学, 理学部, 助手 (00142919)
• 研究分担者: 岡部 豊 東北大学, 理学部, 助手 (60125515) ; 吉田 博 東北大学, 理学部, 助手 (30133929)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / 角度分解光電子分光 / 電子状態 / 軟X線分光 / フェルミ液体

研究概要

角度分解光電子分光、軟X線吸収分光法および走査トンネル分光法を用いて、世界に先駆けて、以下に記す高温超伝導発現機構に直接結びつく電子構造についての知見を得た。
1.角度分解光電子分光により我々が世界で初めて見出したフェルシ準位を横切るバンドの存在を、より高品質の試料を用い、さらにより高い信号-ノイズ比の実験で確認した。この事により、高温超伝導体におけるフェルミ液体状態の存在は確立した。
2.逆光電子分光実験により、フェルミ準位上に有限の非占有電子状態が存在する事を見出した。この実験結果は、上記(1)の結果を支持して、高温超伝導体にフェルミ液体状態が存在する事を、非占有電子構造の立場から示すものである。
3.ホ-ルのド-プ量を変化させた試料についての酸素のK吸収スペクトルの測定より、ド-プされたホ-ルは主に酸素の2P軌道に入る事が明らかとなった。
4.単結晶試料についての偏極軟X線吸収実験より、フェルミ準位上の酸素の2P軌道は面内の対称性、つまりx-y対称性を持つ事を見出した。
5.単結晶試料を用いた走査トンネル分光実験より、フェルミ準位上の酸素の2P軌道は結晶内のBi0面内では無くCuO_2面内に存在している事を見出した。
6.電子ド-プ型高温超伝導体についての軟X線吸収分光実験より、この系においては、ドイツのカ-ルスル-エの研究グル-プが主張しているような酸素の2P空準位はフェルミ準位上に存在している事を見出した。

研究成果

• [文献書誌] T.Takahashi,H.Matsuyama,H.Katayama-Yoshida,Y.Okabe,S.Hosoya,K.Seki,et al.: "Band Structure of Bi2Sr2CaCu208 Studied by angle-resolved photoemission" Physical Review. B39. 6636-6639 (1989)
• [文献書誌] H.Ohta,T.Takahashi,K.Murata,H.Matsuyama,S.Suzuki,Y.Okabe et al.: "Inverse Photoemission Study of Bi2Sr2CaCu208" Physical Review. B39. 7354-7355 (1989)
• [文献書誌] H.Matsuyama,T.Takahashi,H.Katayama-Yoshida,and Y.Okabe: "Ultraviolet photoemission study of single-crystal BaPb_<1-X>Bi_XO_3" Physical Review. B40. 2658-2661 (1989)
• [文献書誌] M.Tanaka,T.Takahashi,H.Katayama-Yoshida,M.Fujinami,Y.Okabe et al.: "Evidence for non-metallic nature of the BiO plane in Bi2Sr2CaCu208 from Scanning tunneling Spectroscopy" Nature. 339. 691-693 (1989)
• [文献書誌] H.Matsuyama,T.Takahashi,H.Katayama-Yoshida,T.Kashiwakura et al.: "Impurity-state-like nature of Fermi-liquid states in Bi2Sr2CaCu208 observed by photoemission and x-ray absorption" Physica. C160. 567-570 (1989)
• [文献書誌] T.Takahashi,H.Katayama-Yoshida,H.Matsuyama: "Comment on“Is Nd_<2-X>Ce_XCuO_4 an electron-superconductor?"" Zeitschrift fur Physik. B78. 343-344 (1990)
• [文献書誌] T.Takahashi: "Strong Correlation and Superconductivity,Photoemission,Inverse Photoemission and X-ray Absorption Spectroscopy of Bi2Sr2CaCu208" Springer-Verlag, 10 (1989)