電子ドープ型磁性共存高温超伝導体の固有トンネル特性に関する研究

电子掺杂磁共存高温超导体本征隧道特性研究

• 批准号: 03J50571
• 负责人: 川上 剛史
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J50571/
• 关键词: 銅酸化物高温超伝導体; 電子ドープ型高温超伝導体; 微小メサ構造; 固有トンネル特性; 固有ジョセフソン接合; 擬ギャップ; 電子-ホール対称性; 電子相図; ジョセフソン接合; 電子-正孔対称性; 高磁場物理; 層間伝導; πジャンクション

今年度の成果として次のような結果が得られている。1.電子ドープ型高温超伝導体Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>(SCCO)単結晶上に作製した寸法2μm角、厚さ36nmの微小メサ構造において、電子ドープ型高温超伝導体で初めて固有ジョセフソン接合特性を観察することに成功した。この微小メサにおいては、電流電圧特性に微小メサの層数に対応する本数の電圧分枝が観察され、それがSCCOの結晶構造がトンネル型固有ジョセフソン接合を内包することを示している。作製したメサ(超伝導転移温度T_c=16-23K)の4.2Kにおける最大ジョセフソン電流密度J_cは5-8kA/cm^2であり、ヒステリシスの深さは最大で約10%であった。また、J_cとT_cがキャリアドープと共に減少するという傾向が明らかとなった。複数本の電圧分枝は、メサの面積が10μm^2以下でのみ観測され、その原因が接合内における電流分布にある可能性を示した。さらに、J_cの実験値が理論値に比べて1桁小さいことや、フラウンホーファー干渉パターンが明瞭に観測されないといった異常が観測され、電子ドープ型高温超伝導体においてもホールドープ型高温超伝導体と同様に超伝導の不均一性の存在が示唆された。2.Ce量χの異なる微小メサの層間伝導特性を解析した結果、擬ギャップ温度がキャリアドープに伴い直線的に減少する一方で、超伝導転移温度よりも高い値を示し続けるという傾向が明らかとなった。反強磁性-超伝導相境界に近接した組成(χ〜0.140)においても擬ギャップ温度は48Kと低い値であった。さらに、SCCOの伝導特性は過剰ドープ領域のホールドープ型高温超伝導体と類似していることもわかった。これに加えて、酸素欠損量を考慮してSCCO微小メサの実効的なキャリア濃度を見積もった結果、ホールドープ型高温超伝導体における重過剰ドープ領域に対応していることがわかった。これらの結果は、超伝導領域に限定すれば、電子ドープ型高温超伝導体がホールドープ型高温超伝導体と類似の電子相図を有する可能性を示唆している。

The following results have been achieved for this year: 1. In a micromesa structure with a dimension of 2 μm square and thickness of 36 nm, which was fabricated on an electron-doped high-temperature superconductor, Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>(SCCO) single crystal, we were able to observe the intrinsic Josephson junction properties for the first time using an electron-doped高温超导体。在此Micromesa中，在电流 - 电压特性中观察到与微膜层数量相对应的电压分支，表明SCCO的晶体结构包括隧道型的内在约瑟夫森交界处。在制造的MESA的4.2K处（超导过渡温度T_C = 16-23K）的最大Josephson电流密度J_C为5-8 ka/cm^2，滞后深度最高约为10％。还揭示了J_C和T_C随载体掺杂而减小。仅当Mesa面积为10μm^2或更小时，才能观察到多个电压分支，这表明原因是连接处的电流分布。此外，观察到的异常是使J_C的实验值比理论值小一个数量级，并且未清楚地观察到Fraunhofer干扰模式，表明在电子充满电的高温超导电器中存在超导性，类似于该孔的高度高模型高度验证超导符。 2。分析具有不同CE量的Micromesas的层间电导率特征χ显示出一种趋势，即伪制剂温度随载体掺杂线性降低，但可能会继续显示出比超导过渡温度高的值。即使在靠近抗铁磁驱动相导相边界的组合物（χ-0.140）中，伪制剂温度也低至48K。此外，发现SCCO的电导率特性与超载区域中的孔掺杂高温超导体相似。另外，考虑到氧缺乏量，估计了SCCO micromesa的有效载体浓度，发现它与孔掺杂的高温超导体中的重掺杂区相对应。这些结果表明，如果仅限于超导区域，电子掺杂的高温超导体可能具有类似于孔掺杂高温超导体的电子相图。

项目成果

Evidence for Universal Signatures of Zeeman-Splitting-Limited Pseudogaps in Superconducting Electron- and Hole-Doped Cuprates

超导电子和空穴掺杂铜氧化物中塞曼分裂限制赝能隙普遍特征的证据

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review Letters 95
• 作者: 須藤春佳;伊藤良子;須藤春佳;T.Shibauchi et al.;T.Kawakami et al.;T.Kawakami et al.
• 通讯作者: T.Kawakami et al.

Pseudogap in a Superconducting n-type Cuprate : an Intrinsic Interlayer Transport Study

超导n型铜氧化物中的赝能隙：本征层间输运研究

• 期刊: Physica C (発表予定)
• 作者: T.Kawakami;T.Shibauchi;Y.Terao;M.Suzuki;L.Krusin-Elbaum
• 通讯作者: L.Krusin-Elbaum

Interlayer magnetotransport study in electron-doped Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>

电子掺杂Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>层间磁输运研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Pramana Journal of Physics 66
• 作者: 須藤春佳;伊藤良子;須藤春佳;T.Shibauchi et al.
• 通讯作者: T.Shibauchi et al.

Interlayer Transport Properties Observed Using Small Mesa Structures for Electron-Doped Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>

电子掺杂Sm_<2-χ>Ce_χCuO_<4-δ>小台面结构观察层间传输特性

• 期刊: AIP Conference Proceedings (発表予定)
• 作者: 須藤春佳;伊藤良子;須藤春佳;T.Shibauchi et al.;T.Kawakami et al.;T.Kawakami et al.;T.Kawakami et al.
• 通讯作者: T.Kawakami et al.