2003 Fiscal Year Annual Research Report

ミクロ不均一性制御による高温超伝導体の光学スペクトル操作

Research Project

Project/Area Number	15204030
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	内田慎一東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10114399)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小嶋健児東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60302759)
Keywords	高温超伝導 / ミクロ不均一性 / 光学応答 / STM / STS / ボルテックス / ジョセフソン・プラズマ / 準粒子干渉 / ストライプ秩序
Research Abstract	高温超伝導体に内在する、あるいは外部からのドーピング等の操作によって導入された不均一性が超伝導光学応答に与える影響を、単結晶合成・ドーピング制御-サブミリ〜赤外分光-STMによる不均一性直接観察を組み合わせた系統的実験により探求した。本年度の主な成果は、 (1)高温超伝導状態では、全く性質の異なった2種類の準粒子が存在する事を明らかにした。1つはd波超伝導ギャップの節(ノード)近傍の準粒子(ノード準粒子)で、これは様々な不均一性の影響をあまり受けず、長い寿命とドーピングに依らない大きなフェルミ速度をもつ。長い寿命のため量子力学干渉効果を起こし、電子密度を周期的に変調させていることがSTMにより明らかになった。一方、最大ギャップ(アンチノード)近傍の準粒子は、著しい空間変動を示し、高温超伝導のミクロ不均一性を具現していることが判明した。アンチノード準粒子はc軸光学応答と密接に関係しており、様々な不均一性の研究にc軸光学スペクトルが有効なプローブである事を実証しつつある。 (2)磁場は量子化磁束として超伝導体に侵入する。高温超伝導体では磁束の芯の部分で超伝導秩序が破壊されると同時に、その近傍に新たな秩序が発生する事が明らかになりつつある。このことは上部臨界磁場に大きな影響を与え、その結果、上部臨界磁場が特異なドーピング依存性を示すことをネルンスト効果の実験で明らかにした。この影響はc軸光学応答にも予想外の効果をもたらし、ジョセフソン・プラズマ周波数が大きく変動することを示した。 (3)La系高温超伝導体における不均一性の要因はストライプ秩序との競合であると考えられる。その競合の結果、ストライプ秩序の発達に伴い超伝導の体積分率が小さくなることをμSRで示し、面内光学スペクトルに、その不均一性の影響が現れていることを示した。

Research Products
(12 results)

All Other

All Publications (12 results)

[Publications] K.McElroy: "Relating atomic-scale electronic phenomena to wave-like quasiparticle states in superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"Nature. 422. 592-596 (2003)
[Publications] Y.Wang: "Dependence of Upper Critical Field and Pairing Strength on Doping in Cuprates"Science. 299. 86-89 (2003)
[Publications] S.Uchida: "Critical Points in the Cuprate Phase Diagram"Solid State Commun.. 126. 57-61 (2003)
[Publications] K.M.Kojima: "Observation of New Longtudinal and Transverse Josephson Plasma Modes in the Parallel Magnetic Fields"J.Low Temp.Phys.. 131. 775-779 (2003)
[Publications] B.Kuzmenko: "c-axis Optical Sum Rule and a Possible New Collective Mode in La_<2-x>Sr_xCuO_3"Phys.Rev.Lett.. 91. 037004 (2003)
[Publications] X.J.Zhou: "Universal nodal Fermi velocity-High Temprature Superconductivity"Nature. 423. 398 (2003)
[Publications] K.M.Kojima: "Superfluid Density and Volume Fraction of Static Magnetism in Stripe-Stabilized (La,Eu)_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4"Physica B. 326. 316-320 (2003)
[Publications] Y.Fudamoto: "In-Plane Optical Spectra of Optimally-Doped LSCO"J.Low Temp.Phys.. 131. 761-765 (2003)
[Publications] S.Uchida: "Charge transport in the stripe ordered state of cuprates"Physica C. 388-389. 205-206 (2003)
[Publications] T.Yoshida: "Metallic Behavior of Lightly Doped La_<2-x>Sr_xCuO_4 with a Fermi Surface Forming an Arc"Phys.Rev.Lett.. 91. 027001 (2003)
[Publications] S.Tajima: "Comment on Phase Diagram of La_<2-x>Sr_xCuO_4 Probed in the Infrared"Phys.Rev.Lett.. 91. 0129701 (2003)
[Publications] S.Wakimoto: "Effect of a magnetic field on the spin- and charge density-wave order in La_<1.45>Nd_<0.4>Sr_<0.15>CuO_4"Phys.Rev.B. 67. 184419 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

ミクロ不均一性制御による高温超伝導体の光学スペクトル操作

Principal Investigator

内田 慎一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10114399)

Research Products

[Publications] K.McElroy: "Relating atomic-scale electronic phenomena to wave-like quasiparticle states in superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>"Nature. 422. 592-596 (2003)

[Publications] Y.Wang: "Dependence of Upper Critical Field and Pairing Strength on Doping in Cuprates"Science. 299. 86-89 (2003)

[Publications] S.Uchida: "Critical Points in the Cuprate Phase Diagram"Solid State Commun.. 126. 57-61 (2003)

[Publications] K.M.Kojima: "Observation of New Longtudinal and Transverse Josephson Plasma Modes in the Parallel Magnetic Fields"J.Low Temp.Phys.. 131. 775-779 (2003)

[Publications] B.Kuzmenko: "c-axis Optical Sum Rule and a Possible New Collective Mode in La_<2-x>Sr_xCuO_3"Phys.Rev.Lett.. 91. 037004 (2003)

[Publications] X.J.Zhou: "Universal nodal Fermi velocity-High Temprature Superconductivity"Nature. 423. 398 (2003)

[Publications] K.M.Kojima: "Superfluid Density and Volume Fraction of Static Magnetism in Stripe-Stabilized (La,Eu)_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4"Physica B. 326. 316-320 (2003)

[Publications] Y.Fudamoto: "In-Plane Optical Spectra of Optimally-Doped LSCO"J.Low Temp.Phys.. 131. 761-765 (2003)

[Publications] S.Uchida: "Charge transport in the stripe ordered state of cuprates"Physica C. 388-389. 205-206 (2003)

[Publications] T.Yoshida: "Metallic Behavior of Lightly Doped La_<2-x>Sr_xCuO_4 with a Fermi Surface Forming an Arc"Phys.Rev.Lett.. 91. 027001 (2003)

[Publications] S.Tajima: "Comment on Phase Diagram of La_<2-x>Sr_xCuO_4 Probed in the Infrared"Phys.Rev.Lett.. 91. 0129701 (2003)

[Publications] S.Wakimoto: "Effect of a magnetic field on the spin- and charge density-wave order in La_<1.45>Nd_<0.4>Sr_<0.15>CuO_4"Phys.Rev.B. 67. 184419 (2003)

内田慎一東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10114399)