高温超伝導体における常伝導磁気輸送特性の研究

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Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> (Bi2212)は+2価のCaを+3価のイオンで置換することで不足ドープの単結晶を作製することができる。しかしCaを置換した単結晶は非常に成長するのが難しく、これまでに高品質な単結晶を成長して輸送特性を測定したという報告は極めて少ない。しかし昨年度においてCaをDyで10%、20%置換した単結晶の成長に成功し、本年度はさらに、30%、40%置換した高品質な単結晶の成長に成功した。さらにこれらの単結晶に過剰酸素を注入することで、超伝導転移温度の異なる全6種類の試料を系統的に作製し、幅広くキャリア濃度を変化させたBi2212単結晶の磁気輸送特性(面内抵抗率とホール係数)を系統的に測定した。その結果を以下に箇条書きで示す。(1)Bi2212の面内抵抗率の温度依存性の系統的な振舞いは、主に擬ギャップによって支配されていることを示す結果が得られた。(2)擬ギャップの温度スケールを用いた面内抵抗率の温度依存性のスケーリングをBi2212、および他の系(La系、Y系)のデータについて行うことにより、擬ギャップが面内抵抗率の振舞いに与える影響の系統性を明らかにした。(3)Bi2212のホール角は、銅酸化物高温超伝導体共通の性質であろうと考えられている「電荷ストライプ」に起因するような異常を全く示さず、どのキャリア濃度の試料においても、低温から室温まで温度の2乗に比例する振舞いを示し、絶対値も変化しないことを明らかにした。なお現在、上記の詳細についての論文を執筆中である。