ホールドープ型高温超伝導体における超伝導と磁気秩序の競合的共存状態に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740198
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 木村 宏之 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50312658)
• Keywords: 高温超伝導 / 量子相分離 / 不均質状態 / 磁束構造 / 中性子散乱

Research Abstract

昨年度は,Zn置換超伝導体La1.85Sr0.15CuyZn1-y04(y=0.004,0.008,0.017)の中性子(非)弾性散乱実験を行なった.それぞれの結果を定量的に比較するため,単結晶試料のサイズ・形状から成長方向までを統一し,新たに大型で純良な単結晶を作成した。その結果,最もZn置換効果が顕著に現れたのは,低エネルギー(ω=3meV)スピン感受率の温度変化であった。y=0.004試料は,Zn-freeのLa1.85Sr0.15Cu04と同様に,所謂スピンギャップ状態が明瞭に観測された。一方y=0.008試料では,超伝導転移温度Tc以下で強度が減少してギャップが開く振る舞いを一度見せるものの,更に低温で再び増加する現象が見られた。この結果は,Zn置換によってギャップ内に新たな状態が出現し,その状態がスピンギャップ状態と空間的に相分離している事を強く示唆しており,最近報告されたLa1.837Sr0.163Cu04の磁場中中性子散乱実験の結果と極めて類似している.
本年度は,磁場と不純物効果の磁気相関に対する役割を明確にするため,Zn置換試料に磁場を印加して,中性子非弾性散乱実験を行なった.その結果,Zn置換をしない試料は最近報告された結果同様,ギャップ内に新たな状態が生じたが,同条件下で,y=0.004試料は一切の変化を見せなかった.わずかなZn置換によって,ギャップ内状態の誘起が阻害された事を示している.良く知られているように,磁場によって生じる超伝導体中の磁束格子は,不純物によって容易に崩される.これら二つの結果は,高温超伝導体の反強磁性相関が超伝導体の磁束渦糸構造と強く関係している事を示唆し,超伝導と反強磁性の関係について,新たな知見を与える事となった.