ジョセフソン磁束状態の相転移とサイズ効果

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340098
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 門脇 和男 筑波大学, 物質工学系, 教授 (00272170)
• 研究分担者: 掛谷 一弘 筑波大学, 物質工学系, 講師 (80302389)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / 磁束状態 / 磁束線格子融解 / スケーリング則 / 交叉磁束状態(crossing lattice) / コルビノ法 / ジョセフソン磁束 / 微小コイル法

研究概要

磁場中における高温超伝導体の磁束状態は従来の超伝導体と比較し、きわめて特徴的な違いがあることが明らかにされてきている。その中で最近明らかになった最も重大なことは、コヒーレンス長が従来の超伝導体より1〜2桁短いため、結晶構造に由来する層状性が超伝導の空間的対象性を破ってしまい、もはや、3次元的なスケーリング則が成り立たないことにある。磁束状態の相転移にそのままこれが反映されており、c-軸方向で観測される1次相転移である磁束格子融解転移は、すなわち、スケーリング則によってそのままab-軸方向の議論に適用できないことを意味している。このことは、予想されるc-軸方向の相転移からそれをそのまま投影した相転移とは全く違った性質の相転移がab-面方向で起こっても不思議ではないことを示唆している。我々はこれまで行ってきたコルビノ法を用いた電気抵抗測定や微笑コイル法による磁気応答の精密な実験的研究から典型的な2次元性の強い高温超伝導物質(異方性パラメーター-γ〜300-500である。)であるBi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>においてこのような結論に最近到達した。さらに最近、これらの結果から、ab-面内ごく近傍においてc-軸方向の相図からは予想できない新しい1次相転移線の存在が磁束線固体相内で発見された。この相転移はKoshelevや後にSavel'evらによって明らかにされたように、磁束パンケーキの磁束格子とジョセフソン磁束格子の交叉磁束におけるピン止め相互作用によるものである。磁場がab-面内のロックイン角内にあるとき、T_c以下数Kでは1次相転移が復活することも実験的に明らかになった。これは、T_c近傍では現象に支配的な長さのスケールが発散的に長くなるので、層状性はもはや失われ、連続的となり、スケーリング則が復活し、1次転移が復活すると理解できる。また、スメクティック相の存在も予想されている。

研究成果

• [文献書誌] B.W Hoogenboom, et aL.: "Homogeneous Samples of Bi_2Sr_2CaCU_2O_<8+δ>"Physica C (available on line 11 June, 2003). 391. (2003)
• [文献書誌] Y.Hata, et al.: "Flux Quantization in a Superconducting Micro Disk"Physica C. 388-389. 719-720 (2003)
• [文献書誌] H.Takeshita, et al.: "Study of Phase Diagram of ErNi_2B_2C"Physica C. 388-389. 193-194 (2003)
• [文献書誌] S.E.Savel'ev, et al.: "Vortex Lattice Melting in Very Anisotropic Superconductors influenced by the Force-Free Current"Physica C. 388-389. 685-686 (2003)
• [文献書誌] I.Kakeya, et al.: "Josephson Vortex Flow and Pinning Probed by c-Axis Transport Measurements"Physica C. 3388-3389. 685-686 (2003)
• [文献書誌] K.Kadowaki, et al.: "Phase Diagram in Highly Anisotropic Layered Superconductors : Crossing Lattie Melting Transitions"Physica C. 388-389. 721-722 (2003)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Vortex Phases in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> near ab-Plane studied by c-Axis and In-Plane Resistivity Measurements"Physica C. 388-389. 757-758 (2003)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Suppression of Surface Barriers in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> by In-Plane Magnetic Fields"Physica C. 388-389. 759-760 (2003)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Melting Transition in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> Studied by the c-Axis and In-Plane Resistivity Measurements in Parallel Magnetic Fields"Physica C. 378-381. 428-432 (2002)
• [文献書誌] W.K.Kwok, et al.: "Modification of Vortex Behavior through Heavy Ion Lithography"Physica C. 382. 137-141 (2002)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Dimensionality of Vortex Solid and Liquid Phases in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> studied by the Resistivity Measurements"Physica C. 378-381. 491-494 (2002)
• [文献書誌] S.E.Savel'ev, et al.: "Influence of Force-Free Current on Vortex Lattice Melting Transition"Physica C. 378-381. 495-498 (2002)
• [文献書誌] Y.Hata, et al.: "Vortex Imaging of Magnetic Superconductor HoNi_2B_2C by Scanning SQUID Microscopy"Physica C. 378-381. 420-423 (2002)
• [文献書誌] S.E.Savel'ev, et al.: "Elasticity of Combined Pancake and Josephson Vortex Lattice"Physica C. 378-381. 580-583 (2002)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Vortex Phases in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> near ab-Plane studied by c-Axis and In-Plane Resistivity Measurements"Physica C. 388-389. 757-758 (2003)
• [文献書誌] I.Kakeya, et al.: "Josephson Plasma Excitation and Vortex Oscillation Modes in Josephson Vortex State"Physica C. 378-381. 437-442 (2002)
• [文献書誌] J.Mirkovic, et al.: "Anisotropy of Vortex-Liquid and Vortex-Solid Phases in Single Crystals of Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> : Violation of the Scaling Law"Physical Review B. 66. 132505-132508 (2002)
• [文献書誌] V.K.Vlasko-Vlasov, et al.: "Decoration of Josephson Vortices by Pancake Vortices in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"Physical Review B. 66. 014523(1)-014523(6) (2002)