電子分光法によるCa,Cuサイトを置換したBi系高温超伝導体の電子状態の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02227211
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 福田 安生 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30208970)
• 研究分担者: 中西 洋一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (00022137)
• キーワード: XPS / UPS / 電子状態 / 元素置換 / 真空アニ-ル / 脱離酸素 / ホ-ルの減少

研究概要

Caサイトを3価のYで置換すると、Y=0.2でT_cは極大に達しそれ以上では減少する。Yの置換による電子状態の変化をXPS、UPSで調べ、次の結果をえた。(1)Sr3d、Ca2pの結合エネルギ-が増加し、Ol_sピ-ク幅が減少した。このことは電子がCuーO_2層に注入されたことを示している。(2)Yを0.4以上増加すると、フェルミエッジの状態密度が減少する。これはホ-ルの減少に対応している。
CuサイトをFe、Coで置換するとやはりT_cは減少する。このT_cの減少にともない電子状態がどのように変化するかをXPS、UPSで調べ、次の結果をえた。(1)置換によりフェルミエッジの状態密度が減少する。(2)1.2eVピ-ク(CuーO_2層のO2pに対応する)が減少する(高エネルギ-側に移動する)。(3)Coは3価であり、Ol_sピ-ク幅が減少する。以上のことからCuを3価のFe、Coで置換するとホ-ルが減少し、T_cを減少させることが明らかとなった。これはCaサイトを少量のYで置換するとT_cが上昇する場合と異なるホ-ル減少メカニズムであると考える。
ホ-ルを減少させる方法として真空アニ-ルで酸素を脱離させる方法を用いた。ここでは従来とは異なり、脱離酸素量のみを質量分析器で分析した。この実験より次の結果をえた。(1)酸素脱離量は従来から報告されているよりはるかに少なく、約△y=6x10^<ー3>である.。(2)Bi4fの結合エネルギ-が大きくシフトすることから、酸素はBiーO層から脱離している。(3)Ol_sピ-ク幅が減少することから、ホ-ルが減少すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] T.Suzuki,M.Nagoshi,Y.Fukuda,K.Ohーishi,Y.Syono,M.Tachiki: "Effects of Ce Substitution and reduction on the Electronic States of Nd2ー _xCe_xCuO4ーy Studied by Xーray Photoemission" Phy.Rev.B. 42. 4263-4271 (1990)
• [文献書誌] Y.Fukuda,T.Suzuki,M.Nagoshi,Y.Syono,M.Tachiki: "Grain Boundaries of the YーBaーCuーO System studied by XPS," Mol.Crys.Liq.Cryst.184. 389-393 (1990)
• [文献書誌] Y.Fukuda et al.: "Effects of Oxygen Loss on Superconductivity of Bi2Sr2CaCu2Oy system" Phy.Rev.B.
• [文献書誌] Y.Fukuda et al.: "Oxygen loss from Bi2Sr2CaCu2Oy by annealing in vacuum" Proc.3rd Inter.Symp Superconductivity(ISS 90),Sendai,1990.
• [文献書誌] Y.Fukuda et al.: "Photoemission studies on BaーKーBiーO system" Phys.Rev.B.
• [文献書誌] Y.Fukuda et al.: "Electronic states of Bi2Sr2Ca(Culー _xM_x)2Oy:M=Fe and Co studied by Xーray and ultraーviolet photoemission" Phys.Rev.B.