核磁気共鳴法による電子ド-プ型酸化物高温超伝導体の微視的電子状態の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02640240
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 熊谷 健一 北海道大学, 理学部, 助教授 (70029560)
• 研究分担者: 大川 房義 北海道大学, 理学部, 助教授 (00107442) ; 中島 春雄 北海道大学, 理学部, 教授 (10000796)
• キーワード: 核磁気共鳴 / 酸化物高温超伝導体 / 反強磁性

研究概要

酸化物高温超伝導体では電子スピンの揺らぎや電荷の揺らぎが、その超伝導発現機構を担っている可能性もあり、反強磁性をもたらすスピン相関の知見を得ることはきわめて重要なことである。本研究においては、ホ-ルド-プ型と電子ド-プ型酸化物で、各原子サイトにおける微視的電子状態の知見を得るため核磁気共鳴法での研究を行い、以下の成果を得た。
ホ-ル注入型La_<2-x>Sr_xCuO_4系において、 ^<139>LaーNQRを観測し,超伝導相と3Dー反強磁性相の間に緩和率の異常を伴う新しい磁気秩序相を発見した。この転移点では内部磁場の大きさは不連続に増大する。CuーNQR測定により、x>0.3の正常状態ではT_1T=Const.のKorringa関係が広い温度範囲で成りたっており系は金属的であることが解った。x≧0.7では電子状態が局在化する。その領域で60ー110MHzにのゼロ磁場CuーNMR信号を観測し、新たな磁気オ-ダ-相(T_N=50K)を確認した。電子の局在化とともにCuの磁気モ-メントが現れると言える。
一方、電子注入型Nd_<2-x>Ce_xCuO_4系も超伝導相に隣接する反強磁性相がゼロ磁場CuーNMRの観測で確認された。この系で最も注目されることは、x>0.14の超伝導を示す領域では電気四重極相互作用が極めて小さくなり、電子ド-プによる電子状態の変化はホ-ル注入型のそれとは大きく異なることである。
また、環元雰囲気中で処理をしない試料は反強磁性オ-ダ-がx>0.15でも存在し、それによって超伝導が壊されることが示された。比較的高濃度まで磁性が存続することは、電子ド-プによる電子状態の変化がホ-ル型のとは大きく異なっていることを示している。

研究成果

• [文献書誌] I.Watanabe,K.Kumagai: " ^<139>La NQR Study of Magnetic Phase Diagram of La_<2ーx>Sr_xCuO_4" J.Phys.Soc.Jpn.59. 1932-1935 (1990)
• [文献書誌] K.Kumagai et al.: "Transverse Relaxation Rate of CuーNQR in YBa_2Cu_3O_7" J.Phys.Soc.Jpn.59. 2326-2339 (1990)
• [文献書誌] K.Kumagai et al.: "CuーNQR Study of Antiferromagnetism and Superconductivity of Ln_<2ーx>Ce_xCuO_4(Ln=Nd,Sm and Pr)" J.Mag.Mag.Materials. 90 & 91. 675-677 (1990)
• [文献書誌] K.Kumagai et al.: "CuーNQR Study on Electronic State in ElectronーDoped Ln_<2ーx>Ce_xCuO_4(Ln=Nd,Pr,Sm and Eu)" Physica. B165 & 166. 1297-1298 (1990)
• [文献書誌] K.Kumagai et al.: "CuーNQR Study of Successive Magnetic Phase Transition in Antiferroーmagnetic YBa_2(Cu_<1ーx>T_x)_3O_6" J.Phys.Soc.Jpn.59. 3471-3474 (1990)
• [文献書誌] K.Kumagai et al.: "Some Anomalies due to LowーTemperature Strucutral Transition around x=0.12 in La_<2ーx>Ba_xCuO_4" J.Phys.Soc.Jpn.60. (1991)