高温超伝導体の超伝導状態における準粒子のトンネル効果

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高温超伝導体のBi系の化合物等では,きわめて2次元性が強いために,原子層単位で接合したジョセフソン結合が形成されているのではないかといわれている.そこで我々は,タイトバインディングモデル(引力型ハバードモデル)を用いることで,この問題を研究した.ボゴリューボフ変換を施すことによって,準粒子のエネルギー,フリーエネルギーを厳密に導出した.位相差を変化させることによって,超伝導電流を導出した.超伝導電流は,引力を増大すれば1度単純して再び減少する傾向を示すことを明らかにした.高温超伝導のペアの対称性は,少なくとも通常のs波ではなく,d波あるいは,s+id波であることは確かになりつつある.我々はd波超伝導体のもつ準粒子状態,特にジョセフソン効果に注目して研究を行った。我々はこれまでのミクロな裏付けのあるトンネル電流の表式を現象論的に拡張して,超伝導電流の計算を行った。超伝導電流は,特にa軸配向の,超伝導の位相依存性がsin(φ)ならば,b軸配向ではsin(φ+π)になる.従って,ab軸配向性の接合でも,結晶面がきれいにそろっていないと,異なるむきに流れる超伝導電流が存在しeffectiveには大きくならないものと考えられる.一方,c軸配向では,sin(2φ)となることが明らかとなった.sin(2φ)依存性は,トリプレット超伝導体/シングレット超伝導体の接合系で以前より指摘されていたもので,4次の摂動からの寄与で,超伝導電流の絶対値もきわめて小さい.こうした場合shapiro stepの構造に変化が出ることが予想される.またこのような寄妙な位相依存性は,s波/d波接合d波/d波接合のab軸接合において,ab面内で接合面を45度傾けても(misorientation効果)得られる.