スピン三重項超伝導体の異方的磁化測定から見た高磁場における超伝導抑制機構の研究

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Sr_2RuO_4はNMRおよびμSR測定から,スピン三重項超伝導が実現していること,ゼロ磁場ではその秩序変数(dベクトル)が時間反転対称性の破れた2成分のd(k)=d_0(sinak_x±i sinak_y)zで表されることが確実視されている。昨年度我々はSr_2RuO_4単結晶の極低温静磁化測定および磁気トルク測定を行い,磁場をRuO_2面にほぼ平行に磁場を印加した場合に低温において上部臨界磁場B_<c2>(T)が抑制される原因について調べた。また,[001]方向に磁場を印加した場合,ゼロ磁場近傍で多段の小さなフラックスジャンプが起こること,さらにゼロ磁場近傍においてヒステリシス磁化が緩やかなピークをとる現象(Second Magnetization Peak(SMP)効果)が現れることを発見し,このフラックスジャンプやSMPが超伝導内部自由度と関連がある可能性を指摘した。本年度は,この多段フラックスジャンプやSMPが現れる弱磁場領域(〜100 Oe以下)の精密磁化測定を行ない,以下のような結果を得た。(i)SMPは磁場勾配を大きくすると顕著になる。(ii)SMPが現れる磁場より弱磁場領域では,ヒステリシスの大きさが磁場勾配に依存し,磁場勾配を大きくするにしたがって,ヒステリシスが小さくなることがわかった。この(ii)のような現象は,他の第II種超伝導体ではこれまで観測されていない現象であり,Sr_2RuO_4において初めて発見されたものである。この現象は,秩序変数(dベクトル)がSMPの現れる磁場近傍でc軸方向からc面内にフリップするためにおきていると考えると,定性的に説明できる。つまり,磁場勾配によってdべクトルのフリップが助長された結果,磁束ピニングが弱まり,ヒステリシスが小さくなるのではないかと考えられる。我々の実験結果はNMRナイトシフトの結果から得られるモデルと良く合致する。