梯子型酸化物および関連物質の金属-絶縁体転移と超伝導化の研究

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本研究では、梯子型銅酸化物Sr_<14>Cu_<24>O_<41>について、種々の方法によってキャリヤ-を注入し、その電気抵抗、熱電能、帯磁率の測定から、この系における超伝導の有無と金属-絶縁体転移、スピンギャップの様相を明らかにすることを目的とした。Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>は,Caの置換により金属-絶縁体転移が起こり、x【greater than or similar】6-8で金属的になることが分かったが、x≦9の範囲では超伝導は出現しなかった。(注:本研究中に、青学大の秋光純教授によって、x=13.6で3GPaの高圧下で超伝導が発見された。)Sr_<14-x>AxCu_<24>O_<41>(A=Ca, Ba, Y. La)の帯磁率の測定から、CuO_2鎖のCu^<2+>スピンのスピンギャップの振舞いを明らかにした。スピンギャップの大きさは、我々の試料を使って北大の熊谷健一教授がNMRのT_1から求めたものとよい一致を示した。YやLaの置換によりCuO_2鎖のホールが著しく減少し、CuO_2鎖のスピンギャップが消滅するが、Cu^<2+>スピン間の最近接相互作用が強磁性的で第二接近相互作用が反強磁性的であれば理解できることがわかった。一方、帯磁率の測定からCu_2O_3面のCu^<2+>スピンは高圧でスピンギャップを形成していることが推測されたが、北大の熊谷健一教授のNMRの測定によりそれが確認された。x=13.6の試料で超伝導が発現した高温下で、Cu_2O_3面のCu^<2+>スピンがスピンギャップを保持しているかどうかを調べることは、今後の重要な研究課題である。また、関連物質であるSr_2CuO_<3+δ>とSrCuO_<2+δ>の合成を低温合成法で試みたが、CuO_2面を有する高圧相の合成には現在のところ成功していない。