局所磁場測定法による非従来型超伝導体における超伝導状態の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204034
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 為ヶ井 強 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30183073)
• 研究分担者: 徳永 将史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50300885)
• キーワード: CaAlSi / 超格子 / 上部臨海磁場 / 交差格子 / 磁気光学差像法 / 磁束鎖バンドル / Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>

研究概要

本年度は、以下の3点について研究を行った。
(1)CaAlSiおよび関連物質の異方的超伝導特性の研究
MgB_2と同じ結晶構造を持つCaAlSiにおいて観測される上部臨界磁場の異常な角度依存性の起因を明らかにするため、詳細な構造解析および関連物質の作製及びその異方的超伝導特性の測定を行なった。その結果、CaAlSiで見られるc軸方向の超格子はAlとSiの秩序化とc軸方向への大きな変位によることが明らかとなった。また、Caの一部をSrで置換した試料やCaGaSiでは、超格子の強度が著しく抑制されると同時に、特にCaGaSiでは上部臨界磁場の異常な角度依存性が消失する。これらの事から、超格子の存在と上部臨界磁場の異常な角度依存性との因果関係がより強固なものとなった。
(2)Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>の高面内磁場下における磁束状態
高面内磁場下における磁束状態を直接観察するため磁気装飾法を用いた観察を行なった。この結果、ある程度の以上の面内磁場(約1kOe)において、一次元状にジョセフソン磁束上に配列していたパンケーキ磁束の磁束鎖が、何本かまとまった磁束鎖バンドル状態が実現している事が明らかとなった。これは、ジョセフソン磁束の周りを流れる超伝導電流が直上のパンケーキ磁束のみでなく、近傍のパンケーキ磁束にも引力相互作用を及ぼすことが原因と考えられる。
(3)Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>の交差格子状態におけるパンケーキ磁束の制御
パンケーキ磁束とジョセフソンが共存する交差格子状態における基本的なエネルギースケールである交差エネルギーの評価を行ない、これが理論的な予測と同程度であるが、数倍大きい事が明らかとなった。また、試料中の溝によるポテンシャルとジョセフソン磁束による引力との競合により様々なパンケーキ磁束の配列が実現する事を、磁気光学差像法及び磁気装飾法の観察から明かにした。

研究成果

• [文献書誌] M.Tokunaga, T.Tamegai, Yanina Fasano, F.de la Cruz: "Direct observations of the vortex chain state in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> by Bitter decoration"Phys.Rev.B. 67. 134501 (2003)
• [文献書誌] D.Shaltiel, M.Golosovsky, M.Bezalel, T.Tamegai, E.Walker: "Magnetic fields double frequency, ac and microwave, interaction with the vortex system in highly anisotropic BSCCO"Physica C. 385. 505 (2003)
• [文献書誌] M.Menghini, Yanina Fasano, F.de la Cruz, S.S.Banerjee, Y.Myasoedov, E.Zeldov, C.J.van der Beek, M.Konozykowski, T.Tamegai: "First-order phase transition from the vortex liquid to an amorphous solid"Phys.Rev.Lett.. 90. 147001 (2003)
• [文献書誌] R.Prozorov, R.W.Giannetta, N.Kameda, T.Tamegai, J.A.Schlueter, P.Four: "Campbell penetration depth of a superconductor in the critical state"Phys.Rev.B. 67. 184501 (2003)
• [文献書誌] Ajay Kumar Ghosh, M.Tokunaga, T.Tamegai: "Angular dependence of the upper critical field in CaAlSi single crystal : Deviation from the Ginzburg-Landau anisotropic mass model"Phys.Rev.B. 68. 054507 (2003)
• [文献書誌] Z.X.Shi, M.Tokunaga, T.Tamegai, T.Y.Takano, K.Togano, H.Kito, H.Ihara: "Out-of-plane and in-plane anisotropy of upper critical field in MgB_2"Phys.Rev.B. 68. 104514 (2003)