高臨界電流密度超伝導材料における局所電子・磁気特性に関する研究

高临界电流密度超导材料局域电子及磁性能研究

• 批准号: 01J11386
• 负责人: 木野田 剛
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J11386/
• 关键词: 超高真空・低温STM; 高温超伝導体; 局所電子状態; 相分離; 磁束ピニング

本研究では、極低温で動作する走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、高臨界電流密度(J_c)超伝導体における電子状態の空間変化を明らかにし、ピニングサイトの電子構造ならびに磁束ピニング機構を鮮明することを目的としている。前年度では、特に、高J_c材料である高濃度Pb置換Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(Pb-Bi2212)の低温STM/STS、測定を行い、Pb濃度の異なる二相への相分離界面における超伝導特性評価に焦点を当てた。その結果として、同界面を温度誘起のピニングサイトとして提案した。本年度は、本研究の最終年度に当たるが、同系のSTM/STS測定をより詳細に行い、本系に固有な電子状態の不均一性を新たに見出した。まず、広範囲のSTM測定より、上記化学相分離を確認した。また、各相の原子分解能観察から、Biサイトを置換しているPb原子の解像に成功すると共に、超伝導と擬ギャップ領域へのナノスケールの電子相分離を見出した。Pb量の異なる領域でのSTS測定から、Pb添加は電子相分離には直接関与していないことがわかった。また、酸素導入によっての不均一性の増大が確認されたことから、(BiO)_2層に導入された過剰酸素によって超伝導クーパー対の位相コヒーレンスが失われ擬ギャップ状態が生じると結論された。また、Pb-Bi2212の様々な層にある不純物(Bi、Sr(Ca)およびCuサイト)の可視化および同定に成功し、これら不純物の分布ならびに電子状態についてSTM/STS測定を行った。トンネルスペクトルの比較から、Cuサイトの不純物以外は準粒子の散乱体として作用しないことがわかった。このことより、Cuサイトに導入した不純物がピニングサイトとして有効であると提案した。また、これら不純物原子の空間分布と電子相分離との間には相関は無いことが判明し、上述した過剰酸素による擬ギャップ形成の描像を支持する結果である。

This research focuses on the use of ultra-low temperature operating micromirrors (STM) and high critical current density (J_c) superconductors. Sub-state space transformation を明らかにし, ピニングサイトのelectronic structureならびにMagnetic beam ピニング Mechanism を distinct することをpurpose としている. The previous year's では, special に, high J_c material であるhigh concentration Pb replacement Bi_2Sr_2CaCu_2O_y (Pb-Bi2212)のLow temperature STM/STS, measurement of line, Pb concentration, のisoなるtwo-phase, へのphase separation interface, におけるsuperconducting characteristic evaluation価にfocus をwhen てた.そのRESULTS として、Same interface をTemperature induced のピニングサイトとしてProposal した. The results of this year and the final year of this research, the details of the STM/STS measurement of the same series, and the unique electronic state inhomogeneity of this series are new and obvious.まず, Hirofan 囲のSTM determination より, chemical phase separation を confirmation した mentioned above.また、Atomic decomposition energy of each phase can be observed and Biサイトをsubstitution can be used to resolve the Pb atoms The power is the same, the super conductor is the pseudo ギャップ field, and the electron phase separation is visible. The amount of Pb is different in the field of STS measurement, and the electronic phase separation of Pb addition is directly related to the performance of the STS.また、Acid element introduction によっての non-uniformity のincreasing size confirmation されたことから、(BiO)_2 layer に Introduction されたpass The acid element によってSuper 伝guide クーパー対のphase コヒーレンスがloss われquasi ギャップstate が生じると Conclusion された.また、Pb-Bi2212の様々なlayer impurities (Bi、Sr(Ca)およびCuサイト) are visible The success of chemical synthesis, the distribution of impurities, and the electronic state of STM/STS measurement are all done.トンネルスペクトルの comparison から, Cuサイトのimpurities other than quasiparticles の scattered body としてeffect しないことがわかった.このことより、Cuサイトに Imported した Impurities がピニングサイ トとして Effective であるとProposal した.また、これらSpatial distribution of impurity atoms and electron phase separation It was found that the above-mentioned peroxanoic acid was able to form an image and support the result.

项目成果

G.Kinoda, S.Nakao, T.Motohashi, Y.Nakayama, K.Shirnizu, J.Shirnoyama, K.Kishio, T.Hanaguri, K.Kitazawa, T.Hasegawa: "Inhornogeneous Electronic Structures in Heavily Pb-Doped Bi_2Sr_2CaCu_2O_y Single Crystals Probed by Low Temperature STM/STS"Physica C. (印

G.Kinoda、S.Nakao、T.Motohashi、Y.Nakayama、K.Shirnizu、J.Shirnoyama、Kishio、T.Hanaguri、K.Kitazawa、T.Hasekawa：“重度 Pb 掺杂 Bi_2Sr_2CaCu_2O_y 中的非均匀电子结构低温 STM/STS 探测单晶“Physica C.

H.Mashima, G.Kinoda, H.Ikuta, T.Hasegawa: "Cryogenic STM/STS Observations of Pb-Doped Bi_2Sr_2CuO_y Single Crystals"Physica C. (印刷中).

H.Mashima、G.Kinoda、H.Ikuta、T.Hasekawa：“Pb 掺杂 Bi_2Sr_2CuO_y 单晶的低温 STM/STS 观察”Physica C.（出版中）。

M.Nishiyama, G.Kinoda, S.Shibata, T.Hasegawa, N.Koshizuka, M.Murakarni: "Low Temperature Scanning Tunneling Spectroscopy Studies of High J_c NdBa_2Cu_3O_<7-δ> Single Crystals"Journal of Superconductivity Incorporating Novel Magnetism. 15. 351-354 (2002)

M.Nishiyama、G.Kinoda、S.Shibata、T.Hasekawa、N.Koshizuka、M.Murakarni：“高 J_c NdBa_2Cu_3O_<7-δ> 单晶的低温扫描隧道光谱研究”结合新型磁学的超导杂志。 15. 351-354 (2002)