CuO_2面以外の2次元平面を持つ新しい高温超伝導体開発の試み

尝试开发CuO_2平面以外的二维平面新型高温超导体

• 批准号: 13874044
• 负责人: 秋光 純
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13874044/
• 关键词: 平坦バンド; リープモデル; 二次元銅酸化物; 高温超伝導体

本研究題目である「CuO_2面以外の二次元平面を持つ超伝導体開発の試み」として、従来のserendipitousな物質探索ではなく、強相関電子系である銅酸化物における超伝導発現機構の一つと考えられる、「平坦バンド構造」に着目し、研究を行ってきた。その成果として、以下にあげる3つがある。1)Cuサイトに1/4不純物置換した、Liebモデル格子としては、La_<2-x>Sr_xCu_<0.75>M_<0.25>O_y開発をおこなった。その結果、M=Ruにおいて、Sr置換量が増加するに従って、反強磁性転移温度の低下を確認し、高ドープ領域においてスピングラス相を確認した。M=IrにおいてはTC=20Kにおいて強磁性転移を確認し、Sr置換量に応じて磁化の増大が確認された。この磁化の増大はIr^<+4>のJ=1/2からホルキャリアが注入されることにより、Ir^<+5>のJ=0の磁気モーメントを持たない状態になり、系全体としては、Liebモデルで考えられている強磁性相が発現したと考えられる。2)1)のLiebモデルに相当する新規銅酸化物の創生として、Ba_2Cu_<0.7>Cd_<0.3>O_3として報告されていた物質の再調査を行った結果、炭酸基を含むBa_2Cu<0.75>Cd_<0.25>O_2(CO_3)であること決定した。このBa_2Cu_<0.75>Cd_<0.25>O_2(CO_3)は当初、報告されていた電子線回折像から、CuO_2二次元平面にCdが周期配列したと考えられ、超格子反射が確認されていたが、調査の結果、超格子反射は確認されるものの、CO_3炭酸基の周期配列によるものと確認した。3)東大・今田らによって提案されている「平坦バンド構造」が期待されるモデル格子として、3層構造を有する銅酸化物の提案をおこなった。実際にはPrBa_2Cu_3O_yのいわゆるPr123系を取り上げた。本物質が超伝導を発現しない理由として諸説あるが、我々はPr+44f波動関数とCuO_2面の酸素02p軌道の混成であると考え、CuO_2面内はCu-O-Cuのtransferが限りなく小さく、CuO鎖のみ電気伝導しているものと考え、CuO鎖からCuO_2面となるよう極端に酸素を供給する試みを行っている。我々の開発した電界焼成法にて室温から低温まで広い温度領域において、これまでに見られない金属的な振る舞いを観測している。以上を本研究「CuO_2面以外の二次兀平面を持つ超伝導体開発の試み」の成果報告とする。

作为本研究主题的一部分，“试图开发具有Cuo_2表面以外的二维平面的超导体”，我们一直在进行研究的研究，重点是“平坦的乐队结构”，这被认为是在铜氧化物中被认为是超导性表达的机制之一，而铜氧化物是强烈的电子系统搜索，而不是传统的销售，而不是传统的实质性搜索。结果如下：1）la_ <2-x> sr_xcu_ <0.75> m_ <0.25> o_y是在CU位置更换的LIEB模型晶格，它是一个LIEB模型晶格。结果，随着M = RU中SR取代的量增加，抗铁磁过渡温度得到了证实，并在高度掺杂的区域确认了自旋玻璃相。在M = IR时，在TC = 20K时证实了铁磁过渡，并且根据SR替代量增加了磁化强度。当HOL载体从IR^<+4>的J = 1/2注入HOL载体时，会发生这种增加，从而导致IR^<+5>的j = 0的磁矩，而在整个Lieb模型中发现的铁磁相。 2）进行了报道为BA_2CU_ <0.7> cd_ <0.3> O_3的物质，由于创建了与1的LIEB模型相对应的新型氧化铜，并且由于BA_2CU <0.75> cd_ <0.25> o__2（Co _3）的重新审查，因此进行了重新验证。最初，报告的电子衍射图像表明，将CD定期排列在CUO_2二维平面上，并确认了超晶格反射。由于调查的结果，尽管确认了超晶格反射，但它们被证实是由于CO_3碳酸盐基团的定期排列。 3）我们提出了一种具有三层结构的铜氧化物作为模型晶格，预计将具有Imada和Tokyo University其他其他大学提出的“平坦带结构”。实际上，我们采用了所谓的PR123系列PRBA_2CU_3O_Y。 There are various theories as to why this substance does not exhibit superconductivity, but we believe that it is a hybrid of the Pr+44f wavefunction and the oxygen 02p orbital of the CuO_2 plane, and that the transfer of Cu-O-Cu within the CuO_2 plane is incredibly small, and only the CuO chain is electrically conductive, and we have attempted to supply oxygen to an extreme extent from the CuO链条到CUO_2平面。使用我们开发的电场射击方法，我们观察到从室温到低温的广泛温度范围内的前所未有的金属行为。以上是关于这项研究结果的报告：“试图开发具有辅助平面以外的cuo_2表面的超导体”。

项目成果

秋光 純: "新しい金属系超伝導体の発見"日経サイエンス. 6月号. 36-42 (2001)

Jun Akimitsu：“新金属超导体的发现”《日经科学》6 月号（2001 年）。

C.Sekar, T.Watanabe, A.Matsuda, H.Shibata, Y.Zenitani, J.Akimitsu: "Crystal Growth, Structure, and Transport Properties of the Five-Leg Spin Ladder Compound La_8Cu_7O_<19>"J. Sol. Sta. Chem.. 156. 422-427 (2001)

C.Sekar、T.Watanabe、A.Matsuda、H.Shibata、Y.Zenitani、J.Akimitsu：“五足自旋梯化合物 La_8Cu_7O_<19> 的晶体生长、结构和输运特性”J。

J.Akimitsu: "Antiferromagnetism and Spin Gap State in the two-leg Ladder System"J. Phys. Chem. Sol.. 65. 135-140 (2001)

J.Akimitsu：“两腿梯系统中的反铁磁性和自旋间隙态”J.

T.Muranaka, S.Margadonna, I.Maurin, K.Brigatti, D.Colognesi, K.Prassides, Y.Iwasa, M.Arai, M.Takata, J.Akimitsu: "Vibrational Spectroscopy of Superconducting MgB_2 by Neutron Inelastic Scattering"J. Phys. Soc. Jpn.. Vol.70,Np.6. 1480-1482 (2001)

T.Muranaka、S.Margadonna、I.Maurin、K.Brigatti、D.Colognesi、K.Prassides、Y.Iwasa、M.Arai、M.Takata、J.Akimitsu：“中子非弹性散射超导 MgB_2 的振动光谱

T.Muranaka, J.Akimitsu, M.Sera: "Thermal transport properties of MgB_2"Phys. Rev. B. Vol.64. 020505-1-020505-3 (2001)

T.Muranaka、J.Akimitsu、M.Sera：“MgB_2 的热传输特性”Phys。