X線照射をした有機超伝導体を用いたFFLO超伝導安定性に対する乱れ効果の観測

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ゼーマン効果によって超伝導クーパー対が壊れる磁場（パウリ極限）を超えてもなお安定化できるFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）超伝導は、BCS超伝導の枠組みを超えた「エキゾチック超伝導」として盛んに研究されている。このFFLO状態に対する電子系の乱れの効果を明らかにすることを目的とした本研究において、本年度はまず乱れを人為的に導入した試料の作成と、乱れの定量的評価を行った。試料にはFFLO状態を低温・強磁場に持つ有機超伝導体κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2を、乱れの導入には試料へのX線照射を用いた。X線照射は有機伝導体を構成する分子のうちC-N結合に結合欠陥を生じさせることで有効的な乱れポテンシャルを電子系へもたらすことができる。それぞれ0、100、200，300，400時間照射を行った試料を作成し、四端子法電気抵抗測定によってゼロ磁場下における超伝導転移温度、量子振動（Shubnikov-de Haas振動）、および面平行磁場下における臨界磁場の観測を行った。実験の結果、照射時間の増加に伴い転移温度が低温へシフトし、電子の散乱時間が減少することが分かった。詳細な量子振動の解析からは300時間照射を行った試料の散乱時間は0時間試料の3分の1まで短くなり、400時間試料では量子振動が観測されなくなることが分かった。さらに超伝導層に対して平行に磁場を印加した状態における電気抵抗の磁場依存性からは、照射時間の増加に伴い臨界磁場が急激に減少することが分かった。この減少度合いは転移温度の減少から見積もられる臨界磁場の減少よりもはるかに大きく、乱れの導入によって強磁場超伝導相が強く抑制されていることを示している。この結果から、本年度では人為的に導入した乱れによる臨界磁場の減少を散乱時間によって定量的に評価することが出来た。