研究課題
基盤研究(B)
銅酸化物高温超伝導体中では電子が強い相関を持つために、電荷ストライプの形成など「電子の自己組織化」と考えられる現象が起こることがわかってきた。さらにこの電子の自己組織化現象が、特異な絶縁体状態や超伝導ギャップの不均一性など、銅酸化物に特有の電子状態を生じさせる上で鍵を握っているらしいこともわかってきた。そこで本研究では、特殊な環境下での輸送特性の測定を主たる手段として高品質単結晶試料を用いた実験を行い、銅酸化物における電子の自己組織化現象の様々な側面を明らかにした。主な成果は以下の通りである。1.La_<2-x>Sr_xCuO_4系において低温での電荷移動度の電子濃度依存性を詳細に調べることによって、特定の分数に対応するドープ量において電荷秩序が起こる「魔法数」の存在を発見し、「チェッカーボード秩序モデル」が観測された魔法数をよく説明することを明らかにした。2.YBa_2Cu_3O_y系、La_<2-x>Sr_xCuO_4系、Bi_2Sr_2CaCu_xO_<8+δ>系において極低温熱伝導率測定を行い、超伝導ギャップの不均一性が生じると、d波BCS超伝導体で期待される「熱伝導率のユニバーサル性」が破れることを明らかにした。3.非超伝導領域にあるYBa_2Cu_3O_y単結晶の極低温熱伝導率測定を行い、電子が自己組織化している非超伝導状態は本質的に絶縁体であり、その状態では抵抗率が特徴的なlog(1/T)の温度依存性を示すことを明らかにした。4.La_<2-x>Sr_xCuO_4単結晶のホール係数を1000Kまで測定し、高温でのホール係数の温度依存性から電荷移動励起エネルギーが求められることを明らかにした。さらにこの励起を考慮したモデルによってホール係数を解析することにより、La_<2-x>Sr_xCuO_4中で起こる電子の自己組織化によってできる2種類の相の寄与を分離できることを示した。
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