銅酸化物高温超伝導体におけるナノスケール相分離のバルクプローブによる検証

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17740210
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 足立 匡 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40333843)
• キーワード: 銅酸化物高温超伝導体 / La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zr_yO_4 / ナノスケール相分離 / ストライプ秩序 / 傾斜Sr組成単結晶 / 磁化率 / ミュオンスピン緩和

研究概要

・La_<2-x>Sr_xCuO_4におけるナノスケール相分離のバルクプローブによる検証
高温超伝導体における超伝導の不均質性を検証するために、La_<2-x>Sr_xCuO_4の高品質傾斜Sr組成単結晶を育成し、磁場中冷却下での磁化率の測定を行った。その結果、オーバードープ領域(0.18≦x≦0.28)において、Sr濃度の増加に伴う反磁性磁化率の減少を観測した。これは、超伝導体積分率の減少を意味することから、オーバードープ領域の試料中で超伝導領域と非超伝導領域に相分離している可能性が極めて高いと結論した。一方、アンダードープ領域(0.05≦x≦0.09)において磁化率を測定した結果、Sr濃度の増加に伴う反磁性磁化率の増大を観測した。すなわち、アンダードープ領域においても、試料中で超伝導領域と非超伝導領域に相分離している可能性が高いと結論した。
・La_<2-x>Sr_xCuO_4のオーバードープ領域におけるCuスピンゆらぎと超伝導の相関のミュオンスピン緩和による研究
Cuスピンのゆらぎ(いわゆる電荷とスピンの動的ストライプ相関)と高温超伝導の関連を調べるために、La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zr_yO_4のオーバードープ領域(0.18≦x≦0.30、y=0.03)においてミュオンスピン緩和(μSR)測定を行った。その結果、超伝導が出現する幅広いホール濃度領域でCuスピンのゆらぎのスローイングダウンを観測した。これは、動的ストライプ相関が高温超伝導が出現するホール濃度領域で存在し、Znによってピン止めされることでスローイングダウンが観測されたと解釈できる。このことから、動的ストライプ相関が高温超伝導の発現に効いている可能性が高いと結論した。

研究成果

• [雑誌論文] μSR study of the Cu-spin dynamics in the electron-doped high-T_c cuprate of Pr_<0.86>LaCe_<0.14>Cu_<1-y>(Zn,Ni)_yO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Risdiana, T.Adachi, Y Koike, I.Watanabe
  • 雑誌名: Physica B 374-375 ページ: 218-220
• [雑誌論文] Possible phase separation in the overdoped regime of La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi, Y.Tanabe, T.Noji, H.Sato, Y.Koike
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] Evidence for the ballistic thermal conduction in the one-dimensional spin system Sr_2CuO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: N.Takahashi, T.Kawamata, T.Adachi, T.Noji, Y.Koike, K.Kudo, N.Kobayashi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] In-plane electrical resistivity under strong magnetic fields up to 27 T in La_<2-x>Ba_xCuO_4 and La_<2-x>Sr_xCuO_4 around x=1/8 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi, T.Kawamata, Y.Koike, K.Kudo, T.Sasaki, N.Kobayashi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] Correlated decrease between the superconducting volume fraction and T_c and possible phase separation in the overdoped regime of La_<2-x>Sr_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanabe, T.Adachi, T.Noji, H.Sato, Y.Koike
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] Crystal growth of superconducting La2126 without HIP treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Koike, T Noj i, T.Adachi, Y.Koike
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] Buckling of the CuO_2 plane in single crystals of La-based high-T_c cuprates observed by NMR (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Goto, M.Ueda, H.Sumikawa, T Suzuki, M.Fujita, K.Yamada, T.Adachi, Y.Koike
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] Field-induced magnetic order and thermal conductivity in La_<2-x>Ba_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamata, N.Takahashi, M.Yamazaki, T.Adachi, T.Manabe, T.Noji, Y.Koike, K.Kudo, N.Kobayashi
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (in press)
• [雑誌論文] Muon spin relaxation study of the anomalous magnetic behavior in the excess-oxygen-doped La_<1.8>Nd_<0.2>CuO_<4+δ>(0.020≦δ≦0.101) (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Watanabe, N.Old, T.Adachi, H.Mikuni, Y.Koike, F.L.Pratt, K.Nagamine
  • 雑誌名: Physical Review B (in press)
• [雑誌論文] Origin of experimental order-disorder transition line curvature in the La_<2-x>Sr_xCuO_4 single crystal vortex system at low temperatures (2005)
  • 著者名/発表者名: L.Miu, T.Adachi, Y.Koike, D.Miu, S.Diaz, G.Chouteau
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 0525131-1-0525131-4
• [雑誌論文] μSR and thermal conductivity studies on inhomogeneity of the impurity- and field-induced magnetism and superconductivity in high-T_c cuprates (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Koike, T.Adachi, N.Oki, Risdiana, M.Yamazaki, T.Kawamata, T.Noji, K.Kudo, N.Kobayashi, I.Watanabe, K.Nagamine
  • 雑誌名: Physica C 426-431 ページ: 189-195
• [雑誌論文] Neutron scattering study on stripe correlations in La_<2-x>Ba_xCuO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita, H.Goka, T.Adachi, Y.Koike, K.Yamada
  • 雑誌名: Physica C 426-431 ページ: 257-261
• [雑誌論文] Absence of the impurity-induced magnetic order in the electron-doped high-T_c cuprates Pr_<0.86>LaCe_<0.14>Cu_<1-y>(Zn,Ni)_yO_4 (2005)
  • 著者名/発表者名: Risdiana, T.Adachi, Y.Koike, I.Watanabe, K.Nagamine
  • 雑誌名: Physica C 426-431 ページ: 355-359
• [雑誌論文] Field-induced magnetic order and thermal conductivity in La_<1.87>Sr_<0.13>Cu_<1-y>M_yO_4 (M=Zn,Ni) (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kawamata, M.Yamazaki, N.Takahashi, T.Adachi, T.Noji, Y.Koike, K.Kudo, T.Nishizaki, N.Kobayashi
  • 雑誌名: Physica C 426-431 ページ: 469-472
• [雑誌論文] Superconducting volume fraction in overdoped regime of La_<2-x>Sr_xCuO_4 : Implication for phase separation from magnetic-susceptibility measurement (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanabe, T.Adachi, T.Noji, Y.Koike
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2893-2896