Y123系良質単結晶を用いたオーバードープ域超伝導と相分離の研究

Y123优质单晶过掺杂区超导与相分离研究

基本信息

批准号：
07237224
负责人：
石田武和
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07237224/
关键词：
高温超伝導対称性磁気トルク面内異方性

项目摘要

高温超伝導でd波超伝導が実現しているならばCuO_2面に本質的な異方性が期待できるであろうとの立場で研究を推進した。試料は朝岡の作成したY123単結晶をdetwinして用いた。面内トルクはsinusoidalに角度変化するとしてΤ_<ab>=Τ_0+Τ_<2θ>sin2(θ_<ab>-θ_2)+Τ_<4θ>sin4(θ_<ab>-θ_4)で調和解析をした。角度θ_<ab>は磁場Hとa軸のなす角度である。ここでΤ_<2θ>とΤ_<4θ>はab面内トルクの2回対称成分と4回対称成分である。c軸の回りに磁場を回転させたときのトルク曲線(0.8T,90K)にはヒステリシスはない。温度を下げるとトルクにヒステリシスが生じる。トルクの可逆成分を磁場増加測定のトルクΤ_<inc>と磁場減少測定のトルクΤ_<dec>の平均として近似的に求めた。77Kでの面内可逆トルク(0.8T)の解析を行うとΤ_<2θ>=1.2×10^<-8>N・m,θ_2=42.4degrees,Τ_<4θ>=-4.6×10^<-9>N・m,θ_4=-0.98degreesを得た。|Τ_<4θ>|はΤ_<2θ>の38%にも達する。しかし、θ_4はほぼ0のままである。2回対称性が90Kのデータと異なる。これは試料の幾何学的形状による異方性が効いているためである。4.2K、20mT測定するとマイスナー状態の幾何学的異方性のみが支配的になった。三角関数の2回対称成分を二つ重ねても4回対称性は表れない。いろいろな磁場と温度で同様の測定をしてもΤ_<4θ>は負でθ_4はほぼゼロである。トルクは自由エネルギーの角度微分(Τ=-∂F/∂θ)である。4回対称性Τ_<4θ>sin4θ(Τ_<4θ><0)を担う自由エネルギーは磁場がa軸あるいはb軸にかけられたときに極小になることを実験事実として示している。高中と窪谷、真木らのd波超伝導の上部臨界磁場の計算ではH_<c2>は4回対称性を示し、極大値はd_<x^2-y^2>対称性についてはθ=0,π/2,π,3π/2,2πで、d_<xy>対称性についてはθ=π/4,3π/4,5π/4,7π/4で起こる。H_<c1>(〜H_<2(/)C>/H_<c2>)はH_<c2>と逆の傾向を示すはずである。磁化がM【approximately equal】-H_<c1>ln(H_<c2>/H)lnκで表されるとすればd_<x^2-y^2>の場合磁化の容易軸はθ=0,π/2,π,3π/2,2πの方向になると考えられる。自由エネルギーの極小値は磁場が容易軸の方向に向いたときであるから、バルクd_<x^2-y^2>対称性がツインフリーのYBa_2Cu_3O_7単結晶で実現していることを支持している。また、d_<xy>対称性の可能性は排除される。

我们的研究基于这样的想法：如果在高温超导中实现 d 波超导，我们将期望在 CuO_2 平面中出现本质的各向异性。使用的样品是Asaoka制备的Y123单晶，其是解缠绕的。假设面内扭矩呈正弦变化，则使用 Τ_<ab>=Τ_0+Τ_<2θ>sin2(θ_<ab>-θ_2)+Τ_<4θ>sin4(θ_<ab>-θ_4) 进行谐波分析。角度θ_<ab>是磁场H与a轴之间的角度。这里，Τ_<2θ>和Τ_<4θ>是a-b面内扭矩的2倍对称分量和4倍对称分量。当磁场绕c轴旋转时，扭矩曲线（0.8T、90K）无磁滞现象。当温度降低时，扭矩会出现滞后现象。扭矩的可逆分量近似地确定为磁场增加测量的扭矩Τ_<inc>和磁场减少测量的扭矩Τ_<dec>的平均值。分析77K时的面内可逆扭矩(0.8T)，Τ_<2θ>=1.2×10^<-8>N・m，θ_2=42.4°，Τ_<4θ>=-4.6×10^<- 9>得到N·m，θ_4=-0.98度。 |Τ_<4θ>|达到Τ_<2θ>的38%。然而，θ_4 仍然几乎为 0。 2 倍对称性与 90K 数据不同。这是由于样品的几何形状引起的各向异性。当在 4.2K 和 20mT 下测量时，只有迈斯纳态的几何各向异性占主导地位。即使三角函数的两个2次对称分量叠加，也不会出现4次对称。即使在不同的磁场和温度下进行类似的测量，Τ_<4θ> 仍为负且 θ_4 几乎为零。扭矩是自由能的角导数 (Τ=-∂F/∂θ)。实验证据表明，当对 a 轴或 b 轴施加磁场时，导致四重对称 Τ_<4θ>sin4θ (Τ_<4θ><0) 的自由能变得最小。 Takanaka、Kubotani和Maki等人对d波超导上临界磁场的计算中，H_<c2>表现出4重对称性，对于d_<x^2，最大值为θ=0 -y^2> 对称性，π/2,π,3π/2,2π，而 d_<xy> 对称性则出现在 θ=π/4,3π/4,5π/4,7π/4 处。 H_<c1>(~H_<2(/)C>/H_<c2>) 应显示与 H_<c2> 相反的趋势。如果磁化强度表示为M[约等于]-H_<c1>ln(H_<c2>/H)lnκ，则在d_<x^2-y^2>的情况下，易磁化轴为θ= 0，认为方向为π/2、π、3π/2、2π。自由能的最小值是当磁场定向在易轴方向时，支持在无孪晶YBa_2Cu_3O_7单晶中实现体d_<x^2-y^2>对称性。此外，还排除了 d_<xy> 对称性的可能性。