研究課題
銅酸化物高温超伝導体は，発見以来35年以上の年月が経つが，高い超伝導性発現のメカニズムの統一した理解には至っていない。我々は，単位格子に３枚から６枚のCuO2面をもつ頂点フッ素系多層型銅酸化物超伝導体に注目した。これらの単結晶試料合成と高磁場下の物性特性評価を通して，多層型銅酸化物が持つ乱れの少ないCuO2面の性質の理解を目指して研究を行った。特に，Y系などで，c軸に垂直な磁場を印加し超伝導を抑制することによって，Hall係数の符号変化として観測されるCDW相が，多層型超伝導体でどのような形で観測されるのかに着目した。単結晶試料は，高温高圧合成法を用いて４万５千気圧の圧力下で作製を試みた。我々のグループでは比較的作製が容易な５枚系を中心として，６枚系，４枚系，３枚系の順に作製可能な系のバリエーションを増やす試みを行った。原料の見直しや出発組成を変化させ，合成温度を最適化することにより，５，６枚系では面内で1mmメートル程度，３，４枚系では500μmを超える試料の作製に成功した。これにより，多層型超伝導体の「理想的にきれいなCuO2面」を利用した様々な物理特性を評価する下地ができたと考えられる。CuO2面の物理的な性質を調査するため，これらの作製可能になった単結晶試料を用いて電気抵抗率測定や，60Tまでの高磁場下における量子振動測定やHall効果測定を行った。本研究に用いた4～6枚系の試料では，高磁場を用いた量子振動測定の結果から，小さなフェルミ面に由来すると考えられる量子振動が観測された。これに対し，３枚系試料では４～６枚系の試料に比べ高いTcをもち， 60Tまでの磁場では超伝導性を消すことができなかった。60Tまでの磁場で超伝導を抑制可能であった4~6枚系のHall効果測定では，少なくとも測定範囲内でHall係数の符号が正であり，符号反転は観測されなかった。
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