極低温走査トンネル分光法による高温超伝導体の磁束量子内電子状態の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540345
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 坂田 英明 東京理科大学, 理学部・物理学科, 助教授 (30215636)
• Keywords: 酸化物高温超伝導体 / 走査トンネル分光 / 磁束量子

Research Abstract

本研究は銅酸化物高温超伝導体における磁束量子内の電子状態の測定を行うことを目的としている。本年度はBi_2Sr_2CaCu_2O_yにおける磁束量子の観察を行い、またLa_<2-x>Sr_xCuO_4の測定の準備段階として零磁場での表面構造及びトンネル分光の測定を行った。Bi_2Sr_2CaCu_2O_yにおいては磁束量子内の電子状態が測定試料のミクロな超伝導特性の分布に大きく影響されることを見いだした。またLa_<2-x>Sr_xCuO_4では、結晶に劈開性がないので棒状の単結晶を低温・ヘリウムガス中で割るという方法によりトンネル分光に適した表面を準備し、初めて表面原子構造を観察することに成功した。磁束量子の観察のような実空間観察では、このように測定する表面構造をまず知っておくのは必要条件である。また、超伝導ギャップの大きさは8meV付近を中心として大きく分布していることがわかった。これらの超伝導ギャップの特徴はコヒーレンスピークが小さく、フェルミエネルギーにおける状態密度の落ち込みが小さいなどがあげられる。今のところ超伝導ギャップの分布と表面構造との対応がとれていないために、このギャップの大きさの分布の原因は明らかになってはいない。またLa_<2-x>Sr_xCuO_4のLaの一部をNdで置換して、低温で正方晶に構造相転移するLa_<2-x-y>Nd_ySr_xCuO_4においても、同様な方法を用いて表面原子構造を観察することに成功している。この物質の超伝導転移温度TcはLa_<2-x>Sr_xCuO_4の数分の1に抑えられているにもかかわらず、La_<2-x>Sr_xCuO_4と同程度の大きさのギャップ構造が測定された。この観察されたギャップ構造が超伝導ギャップなのか、それ以外に原因があるのかは現在検討中である。

Research Products

• [Publications] T.Kato: "Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy on La_<2-x>Sr_xCuO_4"Physica C. (印刷中).
• [Publications] H.Sakata: "Defects in Vortex Lattice Observed by Scanning Tunneling Spectroscopy"Physica C. (印刷中).
• [Publications] H.Sakata: "Observation of Vortex Pinning in YNi_2B_2C by LT-STS"Physica C. (印刷中).
• [Publications] H.Sakata: "Tunneling Conductance Dependence in Tunneling Spectra in Bi_2Sr_2CaCu_2O_8"J. Low. Temp. Phys.. (印刷中).
• [Publications] K.Matsuba: "Influence of Disorder on Superconductivity in Bi_2Sr_2CaCu_2O_x Studied by Low Temperature Scanning Tunneling Spectroscopy"Physica C. (印刷中).