| 研究課題/領域番号 |
20K03849
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
渡辺 孝夫 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (40431431)
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| 研究分担者 |
藤井 武則 東京大学, 低温科学研究センター, 助教 (80361666)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高温超伝導 / 銅酸化物 / 電子相図 / 擬ギャップ / コヒーレント温度 / 共鳴原子価結合（RVB）モデル / 量子臨界点（QCP）モデル / 磁気輸送特性 |
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| 研究実績の概要 |
銅酸化物高温超伝導体の真の電子相図を明らかにすることは、超伝導機構解明のために重要である。電子相図を特徴付ける温度の一つに、高温の異常金属相と低温のフェルミ流体相をクロスオーバーするコヒーレンス温度（T_coh）がある。コヒーレンス温度は、その相図上の現れ方が理論モデルによって異なることから、超伝導機構解明の鍵と考えられている。令和２年度は、Bi(Pb)-2212の面内抵抗率の温度依存性の解析から、ドープ量(p)が0.19以上で明瞭にコヒーレンス温度が定義できる（200 K程度でほぼ一定）ことを報告した。しかし、0.19以下でははっきりしなかった。そこで、令和３年度はホール係数の測定を行い移動度を評価した。その結果、オーバードープ側のすべてのドープ量で、移動度の逆数は高温側（200 K以上）で温度の二乗に比例する振る舞いから低温側で下へ逸れることが分かった。このことは、ドープ量(p)が0.19以下の試料にも、T_cohが定義できることを示している。一方、“弱い”擬ギャップ温度（T^*）は、p < 0.19で200 K以上になることから、T^*とT_cohはp ~ 0.19で交差する。よって銅酸化物高温超伝導体の電子相図は、量子臨界点（QCP）モデルよりも共鳴原子価結合（RVB）モデルの予想の方が近いと結論した。以上の結果を、PRBに投稿し受理された。
また令和２年度に、“強い” 擬ギャップ温度（T^**）は、p < 0.19で超伝導揺らぎの開始温度（T_scf）と異なるがp > 0.19で一致することから、前駆クーパー対（プリフォームドペア）形成の温度と予想した。令和３年度はBi(Pb)-2212の磁場中のc軸抵抗率の温度依存性をp = 0.19を跨いだいくつかの試料について調べ、T^**は前駆クーパー対形成の温度であることの確証を得た。以上の結果を、論文にまとめる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、PbドープBi-2212単結晶の最適ドープ付近からオーバードープ（p ～ 0.23）までの詳細な電子相図を明らかにした。特に、ホール係数の測定から、ドープ量(p)が0.19以下の試料にもコヒーレンス温度が定義できることを見出したことは、大きな成果である。その結果、PRBに論文が受理された。また、“強い” 擬ギャップ温度（T^**）についても、磁場中のc軸抵抗率の測定・解析が進み、その起源が前駆クーパー対（プリフォームドペア）形成であることが確実になった。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度は、令和２年度に育成に成功したアンダードープ になりやすいBi-2212単結晶を用いて、アンダードープ側のドープ量制御および磁気輸送特性評価を行う。また、これまで得られた結果を論文化し、学会や国際会議で発表する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和3年度も、コロナ禍のため出張旅費などの出費が抑えられた。また、本研究のような実験研究の場合、突発的な装置故障などによる出費に常に備えておかなければならないため、助成金の使用は極力節約に努めた。そのため、次年度使用額が生じた。
令和4年度は、論文作成や国際会議発表に使用する。
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