NMRによる、強結合超伝導体におけるエネルギーギャップの異方性に関する研究

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最近、A15化合物等の強結合超伝導体で重い電子系物質との関連性が指摘され重い電子系物質同様超伝導エネルギーギャップの異方性が議論されている。そこで我々はA15化合物V_3Siの超伝導の起源を探る為NMR法を用いて、エネルギーギャップ異方性を反映する物理量であるスピン-格子緩和時間T_1の測定を ^<51>V核に対して12MHzおよび6MHzで行った。NMRスペクトルは半値幅約300Oeと線幅が広く、スペクトルがピークをとる磁場において観測される共鳴信号には、^<51>V核(I=7/2)の各準位間の磁化の寄与があると考えられる。 実際、観測された核磁化の回復は単一指数関数では表されず、各核スピン準位間の磁化の回復に対応する7個の指数関数の和で核磁化回復データをフィットしT_1を評価することにした。Tc(17K)〜50Kの温度範囲では測定された1/(T_1T)が温度に依らず一定値をとり、50K〜300Kでは温度上昇とともに1/(T_1T)は急激に減少する。 この結果はフェルミ準位付近に幅100K程度の狭い伝導バンドがあるとして解釈される。 一方、Tc以下では通常BCS超伝導においてTc直下で見られる 1/T_1の増大が観測されず、また5.5KからTcまでの温度範囲で1/T_1が温度Tの3乗に比例している。 このT^3則は、超伝導エネルギーギャップが異方性を持ちフェルミ面の赤道上で消失している場合に見られると考えられている。 さらに1.5Kまで測定したところ温度低下とともに1/T_1はT^3則からずれ、T^3則から予想される値より大きくなっている。 この原因として系のT_1が渦糸中心での速い緩和に引きずられて短くなるスピン拡散の機構が考えられるが、12MHz,6MHzの測定データに明確な相違が見られない為、現在のところその寄与は不明である。 結局、1/T_1の振る舞いがBCS超伝導体とは異なる事は明らかになったが、残念ながらどのようなギャップ異方性があるのかを特定するには至っていない。 T_1評価のより容易な^<29>Si核の信号を見つけ測定する事や超伝導状態でのNMRナイトシフト測定などを通してこの物質のエネルギーギャップ異方性についてさらに議論したいと考えている。