高温超伝導体におけるインコヒーレント局所構造のNMRによる検出

高温超导体中非相干局部结构的核磁共振检测

基本信息

批准号：
16540328
负责人：
後藤貴行
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

第一の成果は,ランタン系高温超伝導体において,これまでストライプを強くピン留めするP4_2/ncm相への構造相転移が全く存在しないと思われていたLSCO(La_<2-x>Sr_xCuO_4)の系において50K以下の低温でP4_2/ncm相に対応するバクリングを反映したNMRスペクトルの明瞭な分裂を初めて観測したことである。特にこれまでx=0.115の試料で報告されている超伝導の弱い阻害及び反強磁性磁気転移はこの局所バクリング構造によるピン留め効果が影響していることがわかった。さらにこのP4_2/ncm相のバクリング角にわずかに磁場依存性があることがわかり,vortexコア等をピン留め中心としてストライプが安定化するという磁場誘起ストライプとの関連を見出した。次に,ランタン系高温超伝導体のI4/mmm相からBmba相への構造相転移(二次相転移)の臨界現象について興味深い知見が得られたことも本研究の成果である。通常,相転移は秩序変数がゼロから有限値に増加し始めるところを臨界温度と定義する。しかしながら,本系では,散乱実験で求めた臨界温度よりも数十度高温から,NMRピークに分裂が観測され,静的なバクリングが起こり始めていることを示している。これは,二つの臨界温度の間の領域では構造は静的に凍結しているにもかかわらず,空間的にはインコヒーレントな状態が続いている。さらに,このインコヒーレントな状態はグラスのようなランダムなものではなく(もしそうであれば,NMRにはピーク分裂でなくブロードニングとして観測される),はっきりと定まった角度でバクリングしている。通常の平均場的な構造相転移では,ソフトモードの特徴的時間スケールとコヒーレンス長はどちらも温度のべきで,相転移の臨界温度において発散する。しかし本系ではソフトモードの凍結が先に起こり,構造が静的となっても,依然として空間的コヒーレンス長は有限のままという状態が数十Kという広い温度域で続くということになる。このような異常は,深瀬(東北大)らによって1990年頃に,臨界温度より遥かに高い温度からの超音波音速の異常な減少として報告されているが,一体何が起こっているのか十年以上の長い間全く不明であった。NMRと言う局所プローブを純良な単結晶試料に適用できて初めて得られた知見であると言える。

第一个结果是，在基于灯笼的高温超导体中，我们首次观察到NMR频谱的明显分裂，反映了与p4_2/ncm相对应的屈曲相对应在LSCO系统中50K的p4_2/ncm阶段，而LSCO系统中的屈曲相对应（la_ <2- <2- <2- <2- <2- <2-sr_xcuo_4），以前曾被认为是构建per的阶段，以至于以前是构建per the srund的阶段。强烈固定条纹。特别是，发现迄今为止，由于这种局部背部结构而导致的固定效应影响了X = 0.115样品的弱抑制超导性和抗铁磁磁转变。此外，发现P4_2/NCM相的屈曲角略微取决于磁场，并且发现与磁场诱导的条纹的关系，其中通过固定涡旋芯等，将条带稳定下来。这项研究的结果还发现了对基于灯笼的高温超导体的结构相变（二次相变）的关键现象的有趣见解。通常，相变的定义为临界温度，其中有序变量从零开始增加到有限值。但是，在该系统中，在NMR峰处观察到分裂，比散射实验中确定的临界温度高几十度，这表明静态屈曲开始发生。这意味着，在两个临界温度之间的区域中，尽管结构静态冻结，但结构在空间上保持不一致。此外，这种不一致的状态不是像玻璃那样随机的（如果是玻璃，则在NMR中观察到是宽阔而不是峰值分裂），而是以明确定义的角度进行后备。在正常的平均场结构相变，软模式的特征时间尺度和相干长度都应在相变的临界温度下温度和差异。但是，在此系统中，软模式冻结首先发生，即使结构变为静态，空间相干长度仍保持有限，并且K的温度范围仍然存在。福卡斯（Tohoku University）和1990年左右的其他异常已经报道了超声声音速度的异常降低，从远高于临界温度的温度下降，但长期以来，十多年来一直未知。只有在将称为NMR的局部探针应用于纯的单晶样品时，才能获得这些知识。