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Study of the Higgs mode in the cuprate high temperature superconductors

铜酸盐高温超导体希格斯模式的研究

基本信息

批准号：
19J12873
负责人：
勝見恒太
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、Y系銅酸化物高温超伝導体(YBCO)に対して高強度な光を照射することで、超伝導転移温度(Tc)よりも高温でテラヘルツ(THz)周波数帯のc軸光学伝導度の虚部が過渡的に増大する様子が観測され、光誘起超伝導と解釈された。しかし、光学伝導度の虚部が示す過渡的な増大の起源は超伝導成分か準粒子励起によるドルーデ成分なのか区別できず、その解釈は定まっていない。さらに、過渡的な光学伝導度の虚部の増大は数ピコ秒で緩和してしまうことから、抵抗測定や磁化率測定といった手法では超伝導転移の観測ができないという実験上の課題があった。そこで本年度は超伝導秩序変数の集団励起に起因するTHz非線形光学応答に着目し、YBCOにおける光励起非平衡状態を調べた。まず、不足ドープYBCOに対し高強度な近赤外光を照射し、誘起された非平衡ダイナミクスをTHz周波数帯のc軸反射率変化を通して測定した。Tc以下では、反射率に現れるジョセフソン・プラズマ共鳴のエッジ構造が光励起によってレッドシフトすることから、超伝導秩序が破壊されることがわかった。またTc以上においては光励起によって光学伝導度の虚部の過渡的な増大を観測し、先行研究と整合する結果を得た。次に、高強度THz波パルスによって駆動されるヒッグスモードやジョセフソン電流に起因する非線形光学応答を用いて、YBCOの光励起非平衡状態を調べた。Tc以下においては光励起後にTHz非線形光学応答が減少する様子が観測され、超伝導秩序の破壊と整合する。また、Tc以上では光励起後にTHz非線形光学応答は観測されなかった。したがって、過渡的な光学伝導度の虚部の増大を示す光励起非平衡状態は、平衡状態の超伝導とは異なると考えられる。また、光励起による過渡反射率変化は擬ギャップ温度付近以下で発達し、YBCOにおける光励起非平衡状態と擬ギャップとの関連を示唆する結果を得た。

In recent years, Y-series copper oxides (YBCO) have been found to be sensitive to high-intensity light irradiation, and the transition temperature (Tc) of the superconductor has increased due to the increase in the imaginary part of the c-axis optical conductivity of the THz frequency band. The imaginary part of the optical conductivity indicates the origin of the increase in the transition, the difference between the superconductivity component and the quasi-particle excitation component, and the solution stability. In addition, the increase of the imaginary part of the optical conductivity of the transition is reduced by the number of seconds, and the measurement of the magnetic susceptibility is reduced by the method of measuring the optical conductivity of the transition. This year, we have adjusted the optical excitation imbalance caused by THz nonlinear optical response and YBCO optical excitation. In addition, due to insufficient YBCO radiation, the c-axis reflectivity of THz frequency band was measured. Tc below the reflection rate of the resonance of the structure of the optical excitation, the order of the superconductivity The results of the measurement, preliminary study and integration of the transition from optical excitation to optical conductivity are obtained. Second, high-intensity THz waves are used to modulate the non-linear optical response caused by the optical excitation of YBCO. Tc is below the optical excitation THz nonlinear optical response to reduce the number of particles measured, the order of superconductivity and integration. THz non-linear optical response after optical excitation above Tc The increase in the imaginary part of the optical conductivity of the transition indicates that the optical excitation occurs in a non-equilibrium state, and the optical conductivity of the transition state varies. The transition reflectivity of YBCO and YBCO was determined by the correlation between the transition reflectivity of YBCO and YBCO.