広帯域周波数掃引測定法による金属―絶縁体転移近傍の複素電気伝導度の研究

使用宽带扫频测量方法研究金属-绝缘体转变附近的复杂电导率

• 批准号: 13750005
• 负责人: 北野 晴久
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-13750005/
• 关键词: 金属絶縁体転移; 周波数依存症; 複素電気伝導度; 超伝導; マイクロ波; La_<2-x>Sr_xCuO_4; NH_3K_3C_<60>; 反射率; 周波数掃引; La214系; Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>

同軸ケーブルの先端に押し当てた試料の反射率の周波数依存性を複素量(即ち,振幅と位相)として測定し、試料の複素電気伝導度(又は複素抵抗率)の周波数依存性を直接求める広帯域周波数掃引測定装置を完成させた.測定周波数領域は45MHz〜50GHz,測定温度領域は室温〜約10Kである。試料装着部には微小バネを用いた専用プローブを開発し,低温測定では同軸ケーブルの温度変化を較正するため,テフロン,金薄膜,ニクロム薄膜などを標準試料として用いた.金属絶縁体転移(MI転移)近傍の電荷ダイナミクスの変化を調べるため,La_<2-x>Sr_xCuO_4(x=0.04〜0.08)薄膜に対する複素抵抗率の周波数依存性を測定し,少なくとも5GHz以下の周波数領域で組成や温度による複素抵抗率の周波数依存性の変化を議論できるデータを得た.新たな発見として,超伝導を示す組成(x=0.07,0.08)の超伝導転移温度近傍で複素抵抗率の実部ρ_1,虚部ρ_2に特異な周波数依存性を観測した.金属の交流伝導度を記述するDrudeモデルでは,ρ_1は直流抵抗率と一致し周波数依存性を示さないため,この振舞いは超伝導揺らぎと関連する可能性がある.一方,超伝導が消失する組成(x=0.04,0.05)でも,絶縁体的に振舞う低温領域でρ_1,ρ_2に顕著な周波数依存性が観測された.これはMI転移に伴う電荷ダイナミクスの変化に起因する可能性と基板(誘電体)の影響に起因する可能性が考えられ,現在,異種基板を用いた薄膜試料や母物質La_2CuO_4単結晶の測定を通じて原因を特定中である.MI転移近傍の複素伝導度の変化に関連して,粉末状C_<60>化合物の電気伝導度を空洞共振器法により初めて測定し,超伝導が消失するNH_3K_3C_<60>では,軌道秩序や反強磁性秩序の形成はMI転移を伴わず,結晶の立方対称性の低下に起因したモット転移が超伝導消失の原因であることを明らかにした.

The frequency dependence of the reflectance of the sample is determined by the frequency domain frequency sweep measurement device. The measured frequency range is 45MHz ~ 50GHz, and the measured temperature range is room temperature ~ about 10K. The sample is installed in the middle of the micro production process. The temperature of the sample is measured at low temperature. The temperature of the sample is adjusted. The gold film is used as the standard sample. The <2-x>frequency dependence of complex resistivity in La_ Sr_xCuO_4(x=0.04 ~ 0.08) thin films was measured and discussed in the frequency range below 5 GHz. In the near vicinity of the transition temperature, the complex resistance rate of the superconductivity (x= 0.07, 0.08) is measured in the real part ρ_1 and the imaginary part ρ_2. The AC conductivity of metals is described in terms of frequency dependence, frequency dependence and frequency dependence. On the other hand, the frequency dependence of the frequency spectrum in the low temperature region is measured by means of the frequency spectrum composition (x= 0.04, 0.05). The possibility of the influence of the substrate (inductor) on the change of the MI shift associated with the charge is examined. There are specific reasons why the measurement of thin film samples and single crystals of parent material La_2CuO_4 used in heterogeneous substrates is difficult. It is related to the change in complex conductivity near MI shift. The electrical conductivity of powdered C_<60>compounds was initially measured by the cavity resonator method. NH_3K_3C_<60>(2-x) O_(3-x) O_(3-O_(3-x) O_(3-x)

项目成果

H.Kitano: "Microwave and millimeterwave spectroscopy in the slishtly hole-doped ladders of Sr_<14>Cu_<24>O_<41>"Europhysics Letters. 56・3. 434-440 (2001)

H.Kitano：“Sr_<14>Cu_<24>O_<41>的微孔掺杂梯中的微波和毫米波光谱”欧洲物理学快报 56・3（2001）。

H.Kitano: "Evidence for Insulating Behavior in the Electric Conduction of (NH_3)K_3C_<60> Systems"Physical Review Letters. 88・9. 096401-1-096401-4 (2002)

H.Kitano：“(NH_3)K_3C_<60> 系统的导电行为的证据”物理评论快报 88・9。

H.Kitano: "Microwave Conductivity of Superconducting and Insulating Fullerides"Journal of Low Temperature Physics. (印刷中).

H. Kitano：“超导和绝缘富勒烯的微波传导性”《低温物理学杂志》（正在出版）。