超音波とNMRによる高温超伝導体の磁束ダイナミックスと相転移の研究

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超伝導体内を伝播する超音波は、これによって引き起こされた磁束運動とその緩和を通じ結合し、磁束状態を反映した種々の変化が音速と減衰係数に現れる。例えば、磁束格子の運動とピン止めによる弾性異常、磁束融解転移によるC_<66>モードの異常、磁束構造相転移による音速のキンクと鋭い減衰ピークの出現などが期待される。本研究はLa_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4単結晶について、結晶格子系のc_<11>、c_<33>、c_<44>、(c_<11->c_<12>)/2モードの超音波の音速と減衰係数の温度依存性を一定磁場中で、磁場方向、磁場強度を変えた測定を行い、独立な3種類の磁束の運動方向すべてについて磁束格子の弾性定数を求めることに成功した。これをThermally Assisted Flux Flow(TAFF)モデルによって解析し、磁束の各運動方向に対するピン止めエネルギーU^u_<ij>を初めて評価した.すなわち、結晶のc方向の磁束をa方向に動かすCA motionでU^u_<CA>(0)=93K(6T)、a方向の磁束をc方向に動かすAC motionでU^u_<AC>(0)=1140K(6T)、a方向の磁束をb方向に動かすAB motionではU^u_<AB>(0)=201K(14T)である。U^u_<AC>>>U^u_<AB>>U^u_<CA>と、AC motionのU^u_<AC>がずばぬけて大きいという結果は磁束が超伝導のオーダーパラメターの小さな層間にトラップされるという本質的ピン止めが重要であることをしめす結果である。2次元的な異方性をさらに明確にするため、CA motionの配置から磁場をa軸方向に傾けた配置のc^f_<44>モードの実験を行った。通常の異方的3次元磁束構造の場合、ピン止めエネルギーはその異方性を反映したU^u_<CA>とU^u_<AC>の中間の値をとると考えられるが、実験ではU^u_<CA>にほぼ等しいピン止めエネルギーが得られた。このことは、層間の磁束の結合が極めて弱いことを直接示す結果である。