Zn-doped YBCOにおける反強磁性と超伝導

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640338
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 原科 浩 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80293687)
• 研究分担者: 佐藤 正俊 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40092225)
• キーワード: 高温超伝導 / 中性子磁気非弾性散乱 / resonance peak / 不純物置換 / 擬ギャップ

研究概要

高温超伝導体の常伝導状態には、その磁気励起や電子励起スペクトルに擬ギャップ(またはスビンギャップ)が現れる。これが高温超伝導体の物性異常の出現に重要と考え、その形成過程の研究をすすめてきた。最近Fongらは、YBa_2Cu_3O_7(YBCO_7)のCuをわずか0.5%だけZnで置換した試料で、超伝導転移温度(T_c)よりもかなり高い温度から、その磁気励起にするどいビーク(resonance peak)が観測されると報告した。resonance peakはsinglet対の存在(スピン擬ギャップの存在)と密接に結びついているはずなので、上記のZn doped系においても擬ギャップの効果が観測されると期待し、中性子散乱によるB_<2u>フォノン測定、NMA、面内電気抵抗測定による研究を行った。これらは擬ギャップの存在に敏感であることがよく知られている。
YBa_2(Cu_<1-x>Zn_x)_3O_7(x〜0.005)の単結晶および焼結体試料を用いて、上記の様々な物理量の測定を行った結果には、60K級YBCOで見られたような擬ギャップ的振舞は現れず、わずかなZn置換が擬ギャップを顕著に強めるという証拠はいっさい得られなかった。この結果は、T_c以上で観測された磁気励起ピークがresonance peakではなく、むしろ常伝導状態(オーダーパラメーターΔ=0)においても存在するものである可能性が示す。このようなYBCO系の磁気励起の理解には、q-ω空間における構造を詳しく調べ、resonance peakとみられる成分とその他の成分(incommensurate位置にピークをもつと思われる)の振舞を分離して知ることが必要であり、現在その研究をすすめている。

研究成果

• [文献書誌] H.Harashina: "Neutron Scattering Study on Zn-Doped YBa_2Cu_3O_<6+y> System"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 60. 1087-1089 (1999)
• [文献書誌] M.Kanada: "High-Pressure Neutron and X-Ray Studies on the Mott Transition of BaCoS_2"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 60. 1181-1183 (1999)
• [文献書誌] K.Kodama: "Magnetic Excitations of CuNb_2O_6"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 60. 1129-1132 (1999)
• [文献書誌] M.Sato: "Pseudo Gap Formation and Related Phenomena in Cu-Oxides and Other Systems"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 60. 1013-1017 (1999)
• [文献書誌] Y.Takeo: "Magnetic Neutron Scattering Study of SrV_3O_7"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 60. 1153-1155 (1999)
• [文献書誌] H.Harashina: "Study of Pseudo Gap Formation B_<2u> Phonon Measurements of YBa_2(Cu_<1-x>Zn_x)_3O_<6+y>"Physica B. 284-288. (2000)
• [文献書誌] T.Fukamachi: "Magnetization Measurements and ^<87>Rb-NMR on Rb_2M_3S_4(M=Ni and Pd) with the Kagome Lattice"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 3668-3672 (1999)
• [文献書誌] M.Kanada: "Neutron Inelastic Scattering Study on a Single Crystal of Tb_2Ti_2O_7,a Magnetically Frustrated Pyrochlore System"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 3802-3805 (1999)
• [文献書誌] M.Ito: "Neutron Diffraction Study of Pyrochlore Compound R_2Ru_2O_7(R=Y,Nd)above and blow the Spin Freezing Temperature"Journal of the Physical Society of Japan. 69. (2000)
• [文献書誌] 佐藤正俊: "銅酸化物の異常金属相と擬ギャップ"物性研究. 72-4. 431-435 (1999)
• [文献書誌] M.Sato: "Experimental Studies on Singlet Formation in High-Tc Oxides and Quantum Spin Systems"Physics and Chemistry of Transition Metal Oxides,Springer Series of Solids-State Sciences. 125. 192-201 (1999)