水素吸蔵法による高温超伝導の物性制御

利用吸氢法控制高温超导物理性能

基本信息

批准号：
01631515
负责人：
藤井博信
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01631515/
关键词：
YBCO 水素吸蔵ホ-ル・キャリア-の制御 BSCCO セラミックス高温超伝導

项目摘要

銅を含んだセラミックス高温超伝導体(Lp_<1-X>Sr_X)_2CuO_<4-δ>,YBa_2Cu_3O_<7-δ>,Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>Bi_<1.6>Pb_<0.4>Sr_2Ca_2Cu_3O_<10+δ>および(Nd_<1-X>Ce_X)_2CuO_<4-δ>系などは、いずれも、二次元的なCuO_2面をもち、その面内のキャリア-、すなわち正孔(ホ-ル)又は電子の存在が超伝導の発現にとって不可欠であると信じられている。我々は、水素吸蔵によって、CuO_2面のキャリア-数を系統的に変化させその時起る物性変化から超伝導発現機構の解明に手掛かりを与えることを計画した。本年度、我々は手始めにホ-ル・キャリア-超伝導体YBa_2Cu_3O_<6.91>(YBCO)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>(BSCCO)およびBi_<1.6>Pb_<0.4>Sr_2Ca_2Cu_3O_<10+δ>(BPSCCO)に水素を吸蔵させ超伝導転移温度Tcの変化を測定した。その結果、(1)YBCO系では、Tcは水素濃度によってほとんど変化しないこと、(2)BSCCO系では、Tcは80Kから水素量に比例して上昇し、水素量χ=0.4コ/モルで最大(Tc=92K)を示すことおよび(3)BPSCCO系ではTcはχに対して単調に減少することを見い出した。一方、ヨ-ド滴定法およびホ-ル効果の測定より、いずれの系の中でも水素はプロトンH^+として振るまい、電子を結晶中へ改出することが明らかになった。これらの結果を総合すると、CuO_2面のホ-ル・キャリア-数とTcの間には、十倉らが提唱しているようなユニザ-サルな関係が存在していると結論できる。すなわち、TcはCuO_2面当たり0.15〜0.25コのホ-ル数のとき最大をとる。BSCCO系では母体(χ=0)でホ-ル過剰にあり、水素吸蔵量とともにホ-ル数が減少しTc最大が現れる。BPSCCO系では、すでに最適ホ-ル数にあり、水素吸蔵によってホ-ル数が減少しても、Tcは単調に降下する。一方、YBCO系では、水素はCuOチェ-ンの近くに吸蔵されるため、CuOチェ-ンの近くの局在ホ-ル数を減少させていると考えられ、CuO_2面のホ-ル数は変化しないと考えられる。この結果、Tcはχに依存しないと判断される。しかし逆に、プロトンのNMRより、YBCO系では、TcでT_1^<-1>のエンハンスメントが観測された。これは、CuO_2面のスピンのゆらぎの影響が弱いために観測できたものと思われ、水素はCuO_2面から離れた所に存在していることを示している。

陶瓷高温超导体含有铜（LP <1-x> sr_x）_2CUO_ <4-udu>，yba_2cu_3o_ <7-7- <7- <7- <7- <7-Δ>，bi_2sr_2sr_2cacu_2o_2o_2o_2o_2o_ <8+u__ <1u+u__> bi__> bi_ <1.6> pb_ <0.4> sr_2+<0.4> sr_2ca2cA和sr_2ca2cA> sr_2ca2cA和10+ （nd_ <1-x> ce_x）_2cuo_ <4-udu>系统等，所有这些都有二维CuO_2平面，并且认为对于存在载体的存在至关重要 - 即孔（孔）或平面内的电子。我们计划通过氢存储系统地更改CUO_2表面的载体数，并从当时发生的物理特性的变化中阐明超导性表达机制。今年，我们首先在孔载体载体中吸附了氢气，YBA_2CU_3O_ <6.91>（YBCO），BI_2SR_2CACU_2O_2O_ <8+δ>（BSCCO）（BSCCO）和BI_ <1.6> PB_ <1.4> pb_ <0.4> sr_2ca_2ca_2cu_2cu_3o_2ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccced In in Chancccccccccccccccccccccccccccccccccccc cccccccccccccun in Meater超导过渡温度TC。结果，我们发现（1）TC在YBCO系统中的氢浓度几乎没有变化，（2）TC与80K的氢含量成比例上升，显示出最大（TC = 92K）在氢含量χ= 0.4 Co/mol，（3）TC与BPSCCO系统中的χ降低。另一方面，iodo滴定和孔效应的测量表明，在任何系统中，氢的行为均表现为质子H^+，电子被转化为晶体。综上所述，可以得出结论，Tokura等人提出了Uniza-Monkey的关系。在CUO_2表面和TC上的孔载体号之间。也就是说，当孔数为0.15至0.25时，TC是最大值。在BSCCO系统中，母体中的壁过多（χ= 0），并且壁的数量随氢存储的量减少，从而导致最大TC。在BPSCCO系统中，孔的数量已经达到最佳数量，即使由于氢而减少了孔的数量，TC也单调减少。另一方面，在YBCO系统中，氢被存储在CuO链附近，该氢被认为减少了CuO链附近的局部孔数，并且人们认为Cuo_2表面上的孔数不会改变。结果，确定TC不依赖χ。相反，质子NMR表明在TC中的YBCO系统中观察到T_1^<-1>的增强。似乎观察到这一点是因为自旋波动对CuO_2平面的影响较弱，表明氢远离CUO_2平面。