ランタン系銅酸化物における量子振動の探索

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これまでに行われた銅酸化物高温超伝導体の角度分解光電子分光実験により、ホール濃度の少ないアンダードープ銅酸化物ではフェルミ面が分断された「フェルミアーク」と呼ばれる異常な電子構造が観測されることが明らかになっている。本研究では、単純な結晶構造を持ち、しかも上部臨界磁場も比較的低いランタン系銅酸化物に着目し、アンダードープ組成において電子の平均自由行程が非常に長い単結晶試料を作製して超強磁場中の磁気輸送特性における量子振動の探索を行うことによって、フェルミアークの正体に関する直接的な情報を得ることを目指した。このためには電子を散乱する原因となる結晶の乱れを極力少なくしつつ、必要な量の正孔をドープする工夫が必要となるので、母物質であるLa_2CuO_4に過剰酸素を導入したときに起こる「ステージング」と呼ばれる秩序化現象を利用して乱れの少ないアンダードープ試料を作製することを試みた。本年度はフローティングゾーン法を用いて育成した高品質単結晶に電気化学酸化処理を行い、過剰酸素のステージングのための熱処理条件の探索を行ったが、まだ目標とする高移動度試料を得るには至っていない。またこの試料作製研究と並行して量子振動を測定するための実験系の立ち上げを行ったが、その際に参考測定試料として用いたトポロジカル絶縁体Bi_<1-x>Sb_xにおいて2次元的表面状態に起因する量子振動が特異的に増幅される現象を発見し、さらにこれまでに知られていない起源による角度依存磁気抵抗振動現象が起こることも見出した。