鋼酸化物高温超伝導体における擬ギャップと凝集エネルギーの研究

高温超伝導の発現を考える上で前駆現象である"小さな擬ギャップ"の果たす役割を理解することが非常に重要である。これまで我々は、常伝導相の電子比熱係数の振る舞いやT_cまでフェルミ準位にエネルギーギャップが残ることなどからLa214系でも小さな擬ギャップが成長することを指摘してきたが、最近、中性子散乱実験やNMRの緩和時間でその直接的証拠が報告された。また、角度分解光電子分光実験からLa214系のフェルミ面もBi2212系と同様に擬ギャップの形成に伴って(π/2,π/2)近傍を中心とするアーク状(フェルミアーク)になることが明らかにされた。一方、高温超伝導体ではアンダードープ領域で超伝導の凝集エネルギーU(0)が大きく減少することが知られている。これまでに我々は「U(0)の大きな減少は小さな擬ギャップが成長すると超伝導の特性エネルギーがΔ_0からβpΔ_0(β=constでpはホール濃度)に変わることで説明できる」ことをLa214系について示してきたが、本年度は、より広いホール濃度についてこの点を確認した。そしてNMRのナイトシフトの結果等も参考にして「超伝導の特性エネルギーの変化は、小さな擬ギャップの成長に伴って形成されるフェルミアークと関連している」ことを指摘した。しかし、擬ギャップの成長が顕著となるアンダードープ領域では超伝導相と常伝導相との相分離が起こり、このためU(0)が大きく減少するとの指摘がある。このため、Bi2212系の走査トンネル分光(STM/STS)実験から超伝導のナノスケールでの一様性も調べたが、T_cはまだ高いがU(0)は大きく減少する少しアンダードープ域ではそのような相分離は見られないことを明らかにした。

高温超伝導の発現を考える上で前駆現象である"小さな擬ギャップ"の果たす役割を理解することが非常に重要である。これまで我々は、常伝導相の電子比熱係数の振る舞いやT_cまでフェルミ準位にエネルギーギャップが残ることなどからLa214系でも小さな擬ギャップが成長することを指摘してきたが、最近、中性子散乱実験やNMRの緩和時間でその直接的証拠が報告された。また、角度分解光電子分光実験からLa214系のフェルミ面もBi2212系と同様に擬ギャップの形成に伴って(π/2,π/2)近傍を中心とするアーク状(フェルミアーク)になることが明らかにされた。一方、高温超伝導体ではアンダードープ領域で超伝導の凝集エネルギーU(0)が大きく減少することが知られている。これまでに我々は「U(0)の大きな減少は小さな擬ギャップが成長すると超伝導の特性エネルギーがΔ_0からβpΔ_0(β=constでpはホール濃度)に変わることで説明できる」ことをLa214系について示してきたが、本年度は、より広いホール濃度についてこの点を確認した。そしてNMRのナイトシフトの結果等も参考にして「超伝導の特性エネルギーの変化は、小さな擬ギャップの成長に伴って形成されるフェルミアークと関連している」ことを指摘した。しかし、擬ギャップの成長が顕著となるアンダードープ領域では超伝導相と常伝導相との相分離が起こり、このためU(0)が大きく減少するとの指摘がある。このため、Bi2212系の走査トンネル分光(STM/STS)実験から超伝導のナノスケールでの一様性も調べたが、T_cはまだ高いがU(0)は大きく減少する少しアンダードープ域ではそのような相分離は見られないことを明らかにした。