磁性層を持つ電子ドープ型高温超伝導体の固有トンネル特性に関する研究

磁性层电子掺杂高温超导体本征隧道特性研究

• 批准号: 15740213
• 负责人: 芝内 孝禎
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740213/
• 关键词: 擬ギャップ; 電子-ホール対称性; 固有ジョセフソン接合; 反強磁性; 不純物相; 微小メサ構造; 負の磁気抵抗; トンネル抵抗; 銅酸化物高温超伝導体; 固有トンネル特性; 層間伝導; 高磁場物性; パイジャンクション; ジョセフソン接合

本研究では電子ドープ型高温超伝導体(Sm,Ce)_2CuO_4における固有トンネル特性の測定から、電子ドープ型高温超伝導体のCuO_2超伝導層における状態密度に関する知見を得て、ホールドープ型との比較から、その電子状態について特に電子-ホール対称性について理解することを目的とした。また、超伝導転移温度以下で反強磁性転移するSmモーメントの影響についても探ることを目指した。本研究により、電子ドープ型で初めて、10μm角×30nm程度の微小メサ構造の作製とその領域における層間方向の固有トンネル特性の測定に成功した。最近の研究により、電子ドープ型高温超伝導体を超伝導化する際に必要な還元処理により、数%程度の不純物相がCuO_2層に平行にナノスケールで析出することが知られているが、本研究のメサ構造により、この不純物相の影響を排除した固有トンネル特性の評価が可能になった。その結果、まずトンネル抵抗には反強磁性転移温度においてほとんど異常が見られず、Smモーメントの影響は無視できることがわかった。次にCuO_2層の状態密度に関して、Ce濃度が0.14程度の比較的低ドープの試料(超伝導転移温度は20K)において、38K以下の低温で層間トンネル抵抗に負の磁気抵抗成分が存在することが明らかになった。このような負の磁気抵抗成分はホールドープ系のBi系高温超伝導体の擬ギャップ状態に見られるものと酷似しており、電子ドープ型においてもホールドープ型と同様な擬ギャップが存在することを強く示唆する結果である。この擬ギャップは超伝導転移温度以上においても低エネルギー領域に見られる状態密度の減少であり、銅酸化物超伝導体特有の現象として知られており、本結果はCuO_2層のキャリアドープに対する電子-ホール対称性から超伝導機構を議論するにあたり重要な基礎となるものであると考えられる。

This study で は electronic ド ー プ type high temperature super 伝 conductor (Sm, Ce) _2CuO_4 に お け る inherent ト ン ネ ル の determined か ら, electronic ド ー プ type high temperature super conductor 伝 の CuO_2 super 伝 guide layer に お け る state density に masato す る knowledge を て, ホ ー ル ド ー プ type と の is か ら, そ の electronic state に つ い て に electronics - ホ ー Youdaoplaceholder0 symmetry に て て understanding する とを とを purpose と た た た. ま た, super 伝 guide planning moving で against strong magnetic planning under temperature す る Sm モ ー メ ン ト の influence に つ い て も agent る こ と を refers し た. This study に よ り, electronic ド ー early type プ で め て, degree of 10 microns Angle x 30 nm の tiny メ サ と the tectonic の cropping そ の field に お け る interlayer direction の inherent ト ン ネ ル の determined に successful し た. の recent study に よ り, electronic ド ー プ type high temperature super 伝 conductor を super 伝 guide the す る interstate に necessary な haven yuan 処 に よ り, degree of several % の impurity phase が に CuO_2 layer parallel に ナ ノ ス ケ ー ル precipitate で す る こ と が know ら れ て い る が, this study の メ サ tectonic に よ り, こ の not pure phase の を exclude し た inherent ト ン ネ の review 価 ル characteristics Youdaoplaceholder0 may になった. そ の results, ま ず ト ン ネ ル resistance に は move against strong magnetic planning temperature に お い て ほ と ん ど abnormal が see ら れ ず, Sm モ ー メ ン ト の influence は ignore で き る こ と が わ か っ た. Time に CuO_2 layer density の state に masato し て が 0.14 degree, Ce concentration の is low ド ー プ の sample (temperature は 伝 guide planning to move 20 k) に お い て の under low temperature, 38 k で interlayer ト ン ネ ル resistance に negative magnetic 気 の resistance components が exist す る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の よ う な negative magnetic 気 の resistance components は ホ ー ル ド ー プ is の Bi system high temperature super conductor 伝 の quasi ギ ャ ッ プ に see ら れ る も の と resembles し て お り, electronic ド ー プ type に お い て も ホ ー ル ド ー プ type と with others な quasi ギ ャ ッ プ が exist す る こ と を く and shown strong sucking す る results で あ る. こ の quasi ギ ャ ッ プ は super 伝 guide planning move temperature above に お い て も low エ ネ ル ギ ー field に see ら れ る の density reduces で あ り conductor, copper content to exceed 伝 acidification の phenomenon unique と し て know ら れ て お り, this result は CuO_2 layer の キ ャ リ ア ド ー プ に す seaborne る electronic - ホ ー ル said sex seaborne か ら super 伝 guide institutions を comment す る に あ た り な important base Based on となる となる であると であると to えられる.

项目成果

High-Field Interlayer Tunneling Transport in Layered Cuprates : Uncovering the Pseudogap State

层状铜酸盐中的高场层间隧道传输：揭示赝能隙态

• 发表时间: 2004
• 期刊: Eur.Phys.J.B 40・4
• 作者: L.Krusin-Elbaum;T.Shibauchi
• 通讯作者: T.Shibauchi

L.Krusin-Elbaum, T.Shibauchi, C.H.Mielke: "Phase diagram of cuprate superconductors at ultrahigh magnetic fields"Braz.J.Phys.. 33. 671-674 (2003)

L.Krusin-Elbaum、T.Shibauchi、C.H.Mielke：“超高磁场下铜酸盐超导体的相图”Braz.J.Phys.. 33. 671-674 (2003)

Zeeman and Orbital Limiting Fields : Separated Spin and Charge Degrees of Freedom in Cuprate Superconductors

塞曼和轨道限制场:铜酸盐超导体中分离的自旋和电荷自由度

• 发表时间: 2004
• 期刊: Phys.Rev.B 69・22
• 作者: L.Krusin-Elbaum;G.Blatter;T.Shibauchi
• 通讯作者: T.Shibauchi

Separated Spin and Charge Degrees of Freedom in High-T_c Superconductors

高温超导体中自旋和电荷自由度分离

• 期刊: Int.J.Mod.Phys.B (発表予定)
• 作者: L.Krusin-Elbaum;T.Shibauchi;G.Blatter
• 通讯作者: G.Blatter

L.Krusin-Elbaum, T.Shibauchi, C.H.Mielke: "Null orbital frustration at the pseudogap closing field in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y>"Physica C. (発表予定).

L.Krusin-Elbaum、T.Shibauchi、C.H.Mielke：“Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+y> 中赝能隙闭合场的零轨道挫败”Physica C.（待提交）。