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本研究では、1)走査トンネル顕微鏡(STM)によるCu-O面の原子像からBi2212のアンダードープ領域とオーバードープ領域でのdホールの局在性の違いを明らかにすること、2)超伝導に対する不純物効果からCuサイトの3dスピンが作る磁気的ネットワークと高温超伝導との関わりを調べることを行ってきた。その結果、前者に関しては、Bi2212系のオーバードープ領域ではCu-3dおよびO-2p軌道が強く混成するためSTMパターンが格子縞状になることを確認した。一方、アンダードープ領域では輸送現象や磁気的性質の特徴からCu-3d軌道とO-2p軌道との混成が弱まってdホールの局在性が強くなっていることが予想される。その場合にはCu-O面のSTM原子像がアンダードープ領域で球状配列へ変化すると期待されるが、本研究では良質なアンダードープの単結晶が得られず、このようなSTM原子像の変化を確認することはできなかった。一方、後者の研究に関しては、dスピンを持つNiと違ってdスピンを持たないZnは周りのCu-3dスピンの磁気的ネットワークを大きく乱し、その領域では超伝導が本質的に起きなくなることを再確認した。このようなZnによる局所的対破壊効果は最近のバークレイグループによるSTMの結果とも一致する。ところで、Bi2212等の銅酸化物高温超伝導体では、平均場の特性温度T^*(〜2Δo/4.3k_B)付近から成長し始める擬ギャップが高温超伝導の発現と深く係わっていると考えられ、現在大きな注目を集めている。本研究でも擬ギャップに対する研究を進め、これまであまり報告のなかったLa214系でもT^*(>Tc)付近から擬ギャップが成長することを見出した。さらに、この擬ギャップ現象に対する不純物効果から、やはり擬ギャップが超伝導の前駆的現象である可能性が非常に高いことが分かった。今後、擬ギャップが高温超伝導の発現に果たす具体的役割を明らかにしていきたい。
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