高品質銅酸化物超伝導単結晶の育成と電荷・スピンストライプ相の強磁場コントロール

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18044003
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小池 洋二 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (70134038)
• キーワード: 銅酸化物高温超伝導体 / ストライプ秩序 / 磁場効果 / 不純物効果 / 不均質超伝導 / 低次元量子スピン系 / 熱伝導 / ボーズ・アインシュタイン凝縮

研究概要

1.La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zn_yO_4における電荷・スピンストライプ相に対する磁場と不純物の効果
La-214系高温超伝導体における電荷とスピンのストライプ秩序に対する磁場と不純物の効果を調べるために、La_<2-x>Ba_xCuO_4とLa_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zn_yO_4におけるCuO_2面内の電気抵抗率ρ_<ab>の測定を行った。様々のxとyの値を持つ試料について磁場の強さを変化させて測定した結果、(1)磁場の印加によるρ_<ab>の増大の大きさは、ゼロ磁場での電荷ストライプ秩序の安定性と密接な関連がある、また、(ii)La-214系高温超伝導体において、CuO_2面に垂直な磁場と非磁性不純物Znはともに電荷ストライプ秩序を安定化させる効果を持つ、との結論を得た。
2.La_<2-x>Sr_xCuO_4における超伝導の不均質性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のアンダードープ領域から最適ドープ領域において、磁場中冷却下での磁化率と比熱の測定を行った。その結果、La_<2-x>Sr_xCuO_4の超伝導が出現する幅広いSr濃度領域において、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。
3.低次元量子スピン系Pb_2V_3O_9における熱伝導率の磁場効果
低次元量子スピン系Pb_2V_3O_9の高品質単結晶を育成し、磁場中で熱伝導率を測定した。その結果、低温、強磁場で発現するマグノンのボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)状態において、熱伝導が増強されることを発見した。その機構についてはよく分かっておらず、それを解明することは今後の課題である。

研究成果

• [雑誌論文] Possible microscopic phase separation in the overdoped regime of La_<2-x>Sr_xCuO_4 studied by the magnetic susceptibility and electrical resistivity (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanabe
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] μSR study of effects of rare-earth moments on the 1/8 anomaly in the excess-oxygen-doped high-T_c cuprates La_<2-x>A_x CuO_<4+δ> (A=Eu, Pr) (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] Relationship between the Cu-spin fluctuation and superconductivity in La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>(Zn,Ni)_yO_4 (x=0.15) studied by the μSR and magnetic susceptibility (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] Possible phase separation in the underdoped La_<2-x>Sr_xCuO_4 studied by the magnetic susceptibility (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Omori
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] μSR study of impurity effects on the Cu-spin fluctuations in the overdoped regime of La_<2-x>Sr_xCu_<1-y>Zn_yO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: Risdiana
  • 雑誌名: Physica C (in press)
• [雑誌論文] Muon spin relaxation study of the anomalous magnetic behavior in 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
  • 雑誌名: Physical Review B 73・13 ページ: 134506(1-7)
• [雑誌論文] 高温超伝導の理解はどこまで進んだか? (2006)
  • 著者名/発表者名: 小池洋二
  • 雑誌名: まてりあ 45 ページ: No. 7: 527-534, No. 8: 592-597
• [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
  • 雑誌名: Physica C 445-448 ページ: 14-16
• [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
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 850 ページ: 419-420
• [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
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 850 ページ: 421-422
• [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
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 850 ページ: 429-430
• [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
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 850 ページ: 431-432
• [雑誌論文] Magnetic-field effects on the charge-spin stripe order in La-214 high-T_c cuprates (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Adachi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 51 ページ: 259-262
• [雑誌論文] Local structure in single crystals of La-based high-T_c cuprates (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Tonishi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 51 ページ: 275-278
• [雑誌論文] Magnetic field-effect on static spin correlation in stripe ordered phase of La_<2-x>Ba_xCuO_4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Fujita
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 51 ページ: 510-513