ジョセフソン・プラズマ共鳴による有機超伝導体の混合状態の研究

本研究では、ジョセフソン・プラズマ共鳴を用いることによって、擬2次元有機超伝導体の混合状態について新たな知見を得ることを目的とした。この現象は、ジョセフソン結合している超伝導層に垂直な方向での超伝導キャリアのプラズマ周波数が、磁場をかけることにより非常に低エネルギーにシフトし、マイクロ波領域の測定で共鳴としてあらわれるというものである。この共鳴の周波数依存性や温度依存性を測定することにより、超伝導層間の秩序パラメータの位相差の情報を定量的に決定できることが知られており、量子化磁束の面間方向の相関を議論できる。今年度の研究により、以下のような成果が得られた。まず、測定装置について、測定周波数レンジを拡大するために今まで用いていた12,24,42,56GHz共振器に加え、新たに80および91GHzの共振器を作製した。また、従来の共振器の改良を施すことによって、12-91GHzの範囲に計11の周波数での測定が可能になり、周波数依存性についてより定量的な議論が可能になった。次に、有機超伝導体との比較のために、同様な層状構造を持つBi系高温超伝導体についてジョセフソン・プラズマ共鳴の測定を行い、その相転移ライン近傍で磁束の面間方向の相関がどのように変化するかを調べた。その結果、相転移ラインより高磁場の磁束液体状態では、共鳴磁場が測定周波数を上げるほど下がるのに対して、相転移ライン上では、共鳴磁場が周波数に依存しなくなるということがわかった。これは、磁束の面間方向の相関が、磁場の関数として相転移点において急激に減少することを意味しており、この相転移が面間の相関が切れるデカップリング転移であることを強く示唆している。また、この結果は有機超伝導体と定性的に一致しており、このようなデカップリング転移が層状超伝導体に共通するものであるということが明らかになった。また、BEDT-TTF系の有機超伝導体単結晶について、マイクロ波吸収の磁場依存性から、この系における上部臨界磁場を決定した。この結果は従来の抵抗測定から決めたものとは異なり、熱伝導度から決めたものと一致することがわかった。これは層状超伝導体における上部臨界磁場の決定方法の新たな指針を与えるものである。

本研究では、ジョセフソン・プラズマ共鳴を用いることによって、擬2次元有機超伝導体の混合状態について新たな知見を得ることを目的とした。この現象は、ジョセフソン結合している超伝導層に垂直な方向での超伝導キャリアのプラズマ周波数が、磁場をかけることにより非常に低エネルギーにシフトし、マイクロ波領域の測定で共鳴としてあらわれるというものである。この共鳴の周波数依存性や温度依存性を測定することにより、超伝導層間の秩序パラメータの位相差の情報を定量的に決定できることが知られており、量子化磁束の面間方向の相関を議論できる。今年度の研究により、以下のような成果が得られた。まず、測定装置について、測定周波数レンジを拡大するために今まで用いていた12,24,42,56GHz共振器に加え、新たに80および91GHzの共振器を作製した。また、従来の共振器の改良を施すことによって、12-91GHzの範囲に計11の周波数での測定が可能になり、周波数依存性についてより定量的な議論が可能になった。次に、有機超伝導体との比較のために、同様な層状構造を持つBi系高温超伝導体についてジョセフソン・プラズマ共鳴の測定を行い、その相転移ライン近傍で磁束の面間方向の相関がどのように変化するかを調べた。その結果、相転移ラインより高磁場の磁束液体状態では、共鳴磁場が測定周波数を上げるほど下がるのに対して、相転移ライン上では、共鳴磁場が周波数に依存しなくなるということがわかった。これは、磁束の面間方向の相関が、磁場の関数として相転移点において急激に減少することを意味しており、この相転移が面間の相関が切れるデカップリング転移であることを強く示唆している。また、この結果は有機超伝導体と定性的に一致しており、このようなデカップリング転移が層状超伝導体に共通するものであるということが明らかになった。また、BEDT-TTF系の有機超伝導体単結晶について、マイクロ波吸収の磁場依存性から、この系における上部臨界磁場を決定した。この結果は従来の抵抗測定から決めたものとは異なり、熱伝導度から決めたものと一致することがわかった。これは層状超伝導体における上部臨界磁場の決定方法の新たな指針を与えるものである。