極低温走査トンネル分光法とミュオンスピン回転法による異方的超伝導体渦糸状態の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204035
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西田 信彦 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50126140)
• 研究分担者: 髭本 亘 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (90291103) ; 金子 真一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40301171)
• キーワード: 走査トンネル分光 / ミュオンスピン回転 / 異方的超伝導体 / Bi_2Sr_2CaCu_2O_x / 渦糸格子 / ミュオンスピン回転・緩和法 / YNi_2B_2C / 渦糸グラス

研究概要

極低温走査トンネル分光顕微鏡法(LT-STS/STM)およびミュオンスピン回転・緩和法(MSR)を用いて、異方的超伝導体の研究を昨年に引き続き行なった。LT-STS/STM法では、高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_xおよびボロン化合物超伝導体YNi_2B_2Cの混合状態における量子渦糸の実空間測定、MSR法を用いてスクッテルダイトで最初の重い電子系超伝導体であるPrOs4Sb12の超伝導体を研究した。以下の新しい結果を得た。
(1)15Tの強磁場下、4.2Kから54Kの温度領域において量子渦糸の実空間測定に成功した。このような高磁場で量子磁束を実空間測定したのは、世界ではじめてのことである。渦糸の平均間隔は11.8nmであるが乱れたグラス上に配置していたが、その中100nm×100nmの領域にノードの方向を最近接とする正方格子秩序の渦糸格子を発見した。
(2)YNi_2B_2C超伝導体の渦糸芯は4回対称の星型をしていることを始めて見出し。0.45Kの極低温まで渦糸格子のそうずを作った。
(3)YNi_2B_2Cの渦糸の実空間実時間測定を0.45Kの極低温まで行なうことに成功した。1K以下の渦糸の実時間実空間則定ははじめてのことである。
(4)零磁場ミュオンスピン緩和法(ZF-MSR)を用いて,PrOs_4Sb_<12>が超伝導転移すると内部磁場が発生することをみつけ、PrOs_4Sb_<12>超伝導状態は時間反転対称性の破れた状態にある異方的超伝導であることを見つけた。
また、極低温走査トンネル分光装置の改良のため、4.2K以下、15Tの高磁場中で働く慣性駆動方式のSTM探針粗動機構を新しく開発した。

研究成果

• [文献書誌] K.Matsuba, H.Sakata, N.Kosugi, H.Nishimori, N.Nishida: "Ordered vortex Lattice and Intrinsic Vortex Core States in Bi2Sr2CaCu2Ox studied by Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 2153-2156 (2003)
• [文献書誌] 松葉 健, 西田信彦: "高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2Oxにおける乱れと超伝導-STM渦糸測定を中心として"固体物理. 38・8. 39-46 (2003)
• [文献書誌] K.Matsuba, H.Sakata, T.Mochiku, K.Hitrata, N.Nishida: "Influence of disorder on superconductivity in Bi2Sr2CaCu2Ox studied by low temperature scanning spectroscopy"Physica C. 388-389. 281-282 (2003)
• [文献書誌] Y.Aoki, A.Tsuchiya, T.Kanayama, S.R.Saha, H.Sugawara, H.Sato, W.Higemoto, A.Koda, K.Oishi, K.Nishiyama, R.Kadono: "Time-reversal Symmetry-breaking Superconductivity n Heavy-Fermion PrOs4Sb12 detected bu Muon-Spin Relaxation"Phys.Rev.Lett.. 91. 067003-1-067003-4 (2003)