走査トンネル顕微鏡による高温超伝導体の電子対の対称性と電子対破壊の直接観察

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07640458
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小田 研 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70204211)
• 研究分担者: 桃野 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00261280)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / 走査型トンネル顕微鏡 / 走査型トンネル分光 / 超伝導ギャップ

研究概要

銅酸化物高温超伝導体における超伝導ギャップの対称性は、電子対の形成機構に関する直接的な知見を与えるものと注目されている。そこで、申請者らは、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いてビスマス系銅酸化物高温超伝導体におけるトンネル分光(STS)を行い、超伝導ギャップの対称性を調べてきた。前年度得られた重要な知見は、ビスマス系の超伝導ギャップがCu-Oの結合方向に対して45°傾いた方向にノードを持つ、ということである。
今年度は、非磁性不純物による電子対の破壊効果から電子対形成機構に関する知見を得ることを目的とし、STMのプローブとなる探針を試料表面に接近させることにより、その超伝導に対する影響を調べた。深針を極端に試料表面に接近させたとき、ノードで超伝導ギャップの符号が反転するd波超伝導体における電子対破壊で期待されるトンネルスペクトルが観測された。この結果は、前年度得られたノードの方向に関する知見も考慮すると、超伝導ギャップがd_x2_y2の対称性を持つことを示している。このことは、銅酸化物の高温超伝導が、フォノンを媒介とする従来型の超伝導(s波)とは異なり、反強磁性スピン揺らぎを媒介とする機構等の新たな超伝導機構に基づくことを意味するものである。このように、本研究で得られた成果は、高温超伝導の機構を解明する上で極めて重要であると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] M. Ido: "STM/STS and electronic specific heat of high-TC cuprates : Symmetry of the order parameter" Physica C. 263. 225-231 (1996)
• [文献書誌] M. Odo: "STM and STS studies on the supercorducting gap symmetry of Bi_2 Sr_2 Ca_2O_<8+8>" Physica C. 263. 241-244 (1996)
• [文献書誌] N. Momono: "Electronic Specific Heat of La_<2-x>Sr_xCu_<1-1g>MyO_4 (M=Ga, Zn) : Impurity effects on a D-wave Superconductor" Journal of Low Temperature Physics. 105. 521-526 (1996)
• [文献書誌] C. Manabe: "Atomic-Plane-Selective STM Imaging and STS on the Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+8> Cleaved Surbace" Journal of Low Temperature Physics. 105. 489-494 (1996)
• [文献書誌] T. Nakano: "T-dependence of Spin Susceptibility of La_<2-x>Sr_xCuO_4" Journal of Low Temperature Physics. 105. 395-400 (1996)
• [文献書誌] M. Ido: "Pressure Effetc on Anomalous Suppression of Tc Around X=1/8 in La_<2-x>BaxCuO_4 and La_<1.8-x>Nd_<0.2> BaxCuO_4" Journal of Low Temperature Physics. 105. 311-316 (1996)