1998 Fiscal Year Annual Research Report
走査トンネル顕微鏡によるZhang-Riu一重項の直接検証と高温超伝導の研究
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09440126
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小田 研 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70204211)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桃野 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00261280)
伊土 政幸 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90111145)
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| Keywords | 銅酸化物超伝導体 / 走査型トンネル顕微鏡 / 擬ギャップ / 超伝導ギャップ / 超伝導転移温度 |
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| Research Abstract |
本年度の研究では、La系銅酸化物(La214)とBi系銅酸化物(Bi2212)における超伝導ギャップの大きさ2Δ_oが走査型トンネル顕微鏡(STM)によるトンネル分光(STS)がら調べられ、高温超伝導の発現機構と密接に関わる次の2つの点が明らかになった。
1) 超伝導転移温度T_cと超伝導ギャップの大きさ2Δ_oの関係
La214のT_cと2Δ_oは、Bi2212に比べて半分程度であるが、両系のT_cと2Δ_oをそれぞれの系における乙の最適(高)値(T^<max>_c)で規格化し、さらに、キャリアー濃度pをT^<max>_cを与える値p_oで規格化すると、乙と2Δ_oはそれぞれ一本の曲線にほぼ載ることが分かった。このことは、T_cと2Δ_oの間に一定の関係があることを示している。実際、2Δ_oとk_BT_cの比2Δ_o/k_BT_cをpに対してプロットしてみると、1/pの関数におおよそフィットすることが分かった。つまり、k_BT_c〜2pΔ_oという関係が成り立つ。これは、T_cを決めるファクターとしてペアリング相互作用の強さと関係する超伝導ギャップの他にキャリアー濃度も重要であることを示しており、高温超伝導体における擬ギャップ状態(おそらく、何らかの一重項状態)から超伝導状態への転移の機構を考える上で非常に興味深い成果である。
2) La214における擬ギャップ
高温超伝導研究では擬ギャップ形成とペアリング相互作用との関連性がホットな問題となっているがLa214では擬ギャップの存在がまだ明らかになっていなかった。今年度の申請者らの研究で、La214に於いても擬ギャップの存在を示唆するSTSの結果が得られたが、その擬ギャップが発達する温度Pははっきりしなかった。これまで申請者らは、Bi2212におけるSTSの実験から擬ギャップ温度T^*が2Δ_oから見積もった平均場の転移温度T_c、或いは、平均場RVB理論で期待される対形成温度T_<RVB>とほぼ一致することを明らかにし、擬ギャップの起源が超伝導と密接に関係することを指摘してきた。今後、La214における擬ギャップ温度T^*もT^<MF>_c或いはT_<RVB>に匹敵するすることを明らかにしていきたい。
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[Publications] M.Oda: "Strong pairing interaction and pseudogap behavior in underdoped Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>" J.Phys.Chem.Solids. 59. 2071-2073 (1998)
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[Publications] N.Momono: "Dependence of superconducting gap on hole doping level in La_<2-x>Sr_xCuO_4" J.Phys.Chem.Solids.59. 2068-2070 (1998)
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[Publications] T.Nakano: "Correlation between the doping dependences of super conducting gap magritude 2Δ_0 and psendogap temperature T^* in high-Tc cuprates" J.Phys.Soc.Jpn.67. 2622-2625 (1998)
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[Publications] J.Nakano: "Contrasting Ni-and Zu-substitution effects on magnetic proparties and super conductivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4" Phys.Rev.B. 58. 5831-5838 (1998)
