高臨界電流セラミックス系超伝導材料における不均質電子構造の解明

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650692
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 長谷川 哲也 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (10189532)
• キーワード: 高温超伝導体 / 臨界電流 / 磁束ピニング / 走査プローブ顕微鏡 / 超伝導ギャップ

研究概要

高臨界電流(Jc)材料として知られるNdBaCuO超伝導体におけるピニングサイトの同定を目的とし、同材料の電子状態の局所的な変化を走査型トンネル顕微鏡(STM)により測定した。
試料は、表面からの酸素脱離による影響を最小限に抑えるため、超高真空中、液体窒素温度において劈開した。4.2KのSTM増からは1次元原子配列が明瞭に観測され、劈開面にはCuO1次元鎖面が露出していることがわかる。得られたトンネルスペクトルには超伝導ギャップ構造が認められたが、ゼロバイアスコンダクタンスは非常に高い値を示した。これは、最表面のCuO面が金属的であることを反映していると考えられる。バックグラウンドコンダクタンスは、従来の報告とは異なり平坦であり、劈開処理の有効性を物語っている。
広範囲を走査したところ、低バイアスのコンダクタンスが高い領域が確認された。この領域におけるトンネルスペクトルを周辺部と比べると、ピーク間のエネルギーで定義される超伝導ギャップ値(2Δ)はほとんど変らないものの、ギャップ内のコンダクタンスが増加していることが判明した。これは、同領域で元素置換や酸素の不均一性等により、原子オーダーの領域で対破壊が起きていることを示唆している。本結果は、ピニングセンターの新しい描像を提案するものである。

研究成果

• [文献書誌] T.Hitosugi,T.Hasegawa ら: ""Jahn-Teller Distortion in Dangling-Bond Linear Chains Eabricated on a Hydrogen-Terminated Si(100)-2x 1 Surface""Phys.Rev.Lett. 82【20】. 4034-4037 (1999)
• [文献書誌] S.Nakao,T.Hasegawa ら: ""Electronic Structures of Two-Phase Microstructures in Pb-Doped Bi2Sr2CaCu2Oy""J.Low Temp.Phys.. in press.
• [文献書誌] T.Hitosugi,T.Hasegawa ら: ""Direct Observation of One-dimensional Ga-atom Migration on Si(100)-2x1-H Surface: a Local Probo of Adsorption Energy Variation""Phys.Rev.Lett. 83【20】. 4116-4119 (1999)
• [文献書誌] X.Zhao,T.Hasegawa ら: ""STM/STS Observations of Co Impurities in Bi2.1Sr1.8Ca(Cu1-xCox)2O8+y Single Crystals""Physica B. (in press).
• [文献書誌] G.Kinoda,T.Hasegawa ら: ""STM/STS Observations of NdBa2Cu3O7-δ Single Crystals""Physica B. (in press).