| 研究概要 |
化学ドーピング操作等によって導入された高温超伝導結晶中の乱れがCuO_2面の電子状態、超伝導特性に与える影響を単結晶合成、組成(乱れ)制御、電子輸送現象、反磁性磁気応答、光学スペクトル、走査型トンネル電子顕微分光(STM/STS)、ミューオンスピン回転等様々な実験手法により調べた。併せて、外部磁場(磁束)の導入によってもたらされる不均一性が「擬ギャップ相」と「超伝導相」との競合・共存をどのように変化させるかを調べ、擬ギャップ状態の性質、不均一性が超伝導凝集量とどのように関係しているかを明らかにした。
本年度の主な成果は、
1.酸素量によるドーピング制御とSTM/STS観察を組み合わせた実験により、Bi系超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>のCuO_2面で観測されるミクロな不均一電子状態の起源がCuO_2面から離れた場所にある電荷供給層Bi_2O_2近傍のドーパント原子(過剰酸素)による結晶の乱れであることを明らかにした。
2.頂点酸素を含むCuO_2面に近接する原子層の乱れもCuO_2面の不均一性の一因であるが、この乱れは超伝導特性、特に臨界温度T_cを減少させることをBi_2(Sr,Ln)_2CuO_<6+δ>(Lnは希土類元素)で示した。この結果は高温超伝導体のT_cを向上させるための指針となるものである。
3.アンダードープ試料の超伝導状態では超伝導相と擬ギャップ相との共存が観測される。擬ギャップ相では、電荷秩序の存在を示唆する局所電子状態密度の空間変調がSTMで観察された。更に、強磁場下で擬ギャップ状態が超伝導状態のように反磁性応答を示すことを発見した。
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