水素をド-プした高温超伝導体のプロトンNMRによる超伝導機構の研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01631516
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 二木 治雄 琉球大学, 教養学部, 講師 (80145549)
• 研究分担者: 冨吉 昇一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50005922) ; 矢ヶ崎 克馬 琉球大学, 理学部, 助教授 (70045037)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / 核磁気共鳴(NMR) / 磁気共鳴 / 核磁気緩和

研究概要

水素をド-プした酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7-δHxは、水晶中の水素濃度が大きくなるにつれて、超伝導にかかわる諸物性が影響を受ける事が知られている。そこで、我々は、水素原子をプロ-ブとして、微視的見地からこの超伝導の発現機構を研究するために、^1H核のNMRを行った。
[1]1)初めに、試料の超伝導性に影響を与えない水素濃度であるx=0.2の試料YBa_2Cu_3O_<6.94>H_<0.2>(Tc=92K)について、77Kから300Kの温度範囲で、粉末試料を用いて、共鳴線幅およびスピン-格子緩和時間T_1の温度変化を測定し、以下の事を明らかにした。(i)室温では、水素原子が結晶中で運動しているが、150K以下では、水素原子がCu(1)の付近にトラップされる。この時の運動の活性化Energyは、〜30KJ/molである。(ii)Tc直上でT_1・T=一定とはならない。もし、T_1・T=一定が存在するならば、Tc直上の狭い領域に限られる。Tc直下では1/T_1は増大し、〜0.93Tcで最小、それ以下で1/T_1は急速に減少する。このenhancementがなぜ生じるかについては、幾つかの可能性があり、現在、考察中である。(2)Tc以下の線幅の温度変化より絶対0度での磁場の侵入深さの値λo〜2500Åを求めた。この値は、μSR等の結果と良く一致する。
[2]次に、試料の水素濃度をx=0.5に変化させ、線幅およびT_1の温度変化を測定し、1)Tc=90K、2)室温で水素原子は運動し、130K以下で、水素原子は結晶中にトラップされる。その時の線幅は、約1.5G、運動の活性化Energyは、〜3KJ/molである。x=0.2の試料(Tc=92K)と比較すると、x=0.5では、1)Tcが低い。2)線幅1.5Gより、水素のトラップのされ方は、x=0.2と違い、Activation energyも小さい。Tc以下でのT_1の振舞いより、77K以下で、enhancementを生じると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] H.Niki et al.: "Proton NMR in Hydrogen-doped Superconductor YBa_2Cu_3O_7-δH_<0.2>" Solid State Communications. 69. 547-551 (1989)
• [文献書誌] Haruo Niki et al.: "Proton Nuclear Spin-Lattice Relaxation in Hydrogen-Doped Superconductor YBa_2Cu_3O_<6.94>H_<0.2>" Solid State Communications.
• [文献書誌] Haruo Niki et al.: "Proton NMR Studies on Hydrogen-doped High-Tc Superconductor" Yamada Conference XXV on Magnetic Phase Transion,April 13-16,1990,Osaka.
• [文献書誌] Haruo Niki et al.: "Proton NMR Studies on Hydrogen-doped ductor Superconductor YBa_2Cu_3O_<6.94>Hx," “Research Report on Mechanism of Superconductivity",Science Research on Priority Areas No.031,Ministry of Education,Science and Culture,. 216-221 (1990)
• [文献書誌] 二木治雄et al.: "水素をド-プした高温超伝導体のプロトンNMRによる超伝導機構の研究" 東北大学金属材料研究所新素材開発施設平成元年度年次報告. 1. (1990)