擬フェルミ流体高温超伝導体の短パルス層間トンネル分光

Bi系高温超伝導体を用いて層間トンネル分光を行い、高温超伝導体の状態密度に現れるエネルギーギャップ構造である超伝導ギャップと擬ギャップの過剰ドープ領域におけるドープ量依存性に関する新たな知見を得ることを目的として研究を行った。過剰ドープ領域の試料を得るために、Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>にPbを添加したBi_<2-x>Pb_xSr_2CaCu_2O_<8+δ>(x=0.2、0.4)の単結晶を自己フラックス法を用いて育成し、酸素フロー中で600℃、100時間の条件で熱処理を行った。この単結晶を用いて微小メサ構造を有する試料を作製した。試料作製プロセス中にさらに酸素フロー中360-400℃で3-20時間の条件で熱処理を行うことにより、転移温度が67-80Kの範囲の値を持つ過剰ドープ領域の試料が得られた。これらの転移温度から試料の経験的に得られているドープ量の範囲は0.2<p<0.22である。これらの試料ではトシネル抵抗が小さくなるためトンネル分光の際に発生するジュール発熱の影響が現れる可能性もあるので、その影響を抑制するためにメサ構造の面積が30μm^2とこれまでの典型的な面積の1/3以下に小さくしたことにくわえ、60ns短パルス測定を行った。これにより、発熱の影響を無視できる程度まで抑制することができた。トンネル分光により得られた微分コンダクタンス特性のコンダクタンスピークの位置の電圧からギャップ構造の大きさを見積もると、超伝導ギャップの大きさは40meVから18meVまでドープ量の増加とともに減少し、擬ギャップの大きさは41meVから10meVまでドープ量の増加とともに減少することがわかった。擬ギャップはp>0.19で消失するとの報告もあるが(J.L.Tallon et al.,Pbysica C 349 p.53-68)、この結果はそれよりもさらにドープ量の多い領域においても擬ギャップが存在していることを示している。

Bi系高温超伝導体を用いて層間トンネル分光を行い、高温超伝導体の状態密度に現れるエネルギーギャップ構造である超伝導ギャップと擬ギャップの過剰ドープ領域におけるドープ量依存性に関する新たな知見を得ることを目的として研究を行った。過剰ドープ領域の試料を得るために、Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>にPbを添加したBi_<2-x>Pb_xSr_2CaCu_2O_<8+δ>(x=0.2、0.4)の単結晶を自己フラックス法を用いて育成し、酸素フロー中で600℃、100時間の条件で熱処理を行った。この単結晶を用いて微小メサ構造を有する試料を作製した。試料作製プロセス中にさらに酸素フロー中360-400℃で3-20時間の条件で熱処理を行うことにより、転移温度が67-80Kの範囲の値を持つ過剰ドープ領域の試料が得られた。これらの転移温度から試料の経験的に得られているドープ量の範囲は0.2<p<0.22である。これらの試料ではトシネル抵抗が小さくなるためトンネル分光の際に発生するジュール発熱の影響が現れる可能性もあるので、その影響を抑制するためにメサ構造の面積が30μm^2とこれまでの典型的な面積の1/3以下に小さくしたことにくわえ、60ns短パルス測定を行った。これにより、発熱の影響を無視できる程度まで抑制することができた。トンネル分光により得られた微分コンダクタンス特性のコンダクタンスピークの位置の電圧からギャップ構造の大きさを見積もると、超伝導ギャップの大きさは40meVから18meVまでドープ量の増加とともに減少し、擬ギャップの大きさは41meVから10meVまでドープ量の増加とともに減少することがわかった。擬ギャップはp>0.19で消失するとの報告もあるが(J.L.Tallon et al.,Pbysica C 349 p.53-68)、この結果はそれよりもさらにドープ量の多い領域においても擬ギャップが存在していることを示している。