二次元高温超伝導体における電荷並びに磁束量子のKT転移に関する研究

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絶縁体であるBi2201相とTc〜80KであるBi2212相のモル分率を任意に変えて作製した混晶膜での面抵抗を測定し,KT転移との関係を明らかにする事を試みた。膜作成はイオンビームスパッタ法により,混晶膜の各組成はX線回折パターンからHendricks-Tellerの式を用いて割り出したものである。以下,結果ならびに考察を箇条書きにする。1. 混晶膜であるにも拘わらず,そのTc以下での伝導機構はvortexおよびanti-vortex対,またはstringの形成に依存した温度依存性を示した。2. (Bi2201/B12212)混晶薄膜において,Bi2212モル分率が約50%で,超伝導/絶縁体転移が生じる。そのモル分率での常伝導時の抵抗は約4.0KΩであり,この値は量子抵抗h/(2e)^2〜6.5kΩにほぼ一致する。また,48mol%分率の混晶薄膜のT_<c,onset>は80Kを示したが,50Kより低い温度以下で面抵抗に上昇が見られた。これは電荷のKT転移の影響であると解釈される。すなわち,Bi2201の絶縁相のグレイン上に電荷が局在したために,伝導電子のキャリアー濃度が減少した事に起因している。3. vortex-anti-vortex対またはstringの形成温度(T_<KT>^V)は混晶薄膜中のBi2212相のモル分率に併せて増加する事が分かった。特に90mol%近傍から急激に上昇する。また面抵抗測定との相関も同様の関係示し,面抵抗の減少によりT_<KT>^Vを上昇させている。また,転移開始温度は試料に関係なく約80Kを示しており,その面抵抗もほぼ同様の値を示しているが,膜中のモル分率と面抵抗の間には必ずしも規則性がない。そのため,これは伝導経路と深く関係している事を暗示している。