高温超伝導体のSTM分光

高温超导体的STM光谱

• 批准号: 08227201
• 负责人: 市村 晃一
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08227201/
• 关键词: 酸化物高温超伝導体; STM; トンネル分光; 超伝導ギャップ; 電子対の対称性

酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8において、低温用走査型トンネル顕微鏡(STM)を用い4.2Kにおいてトンネル分光測定を行った。単結晶側面において測定を行い超伝導ギャップの面内異方性を直接的に調べ、ギャップの対称性を明らかにすることを目的とした。異なる2つの方向からトンネル探針をアプローチし、ノイズの少ないトンネル微分コンダクタンスが得られた。1.[110]方向(Cu-O-Cu結合方向から45°)でのトンネルゼロバイアス付近のコンダクタンスは十分に減少し、明確な超伝導ギャップ構造が観測された。そのコンダクタンスカーブは50nm程度の範囲内では場所によらず同一である。コンダクタンスの関数形は以前の測定とほぼ一致する。ギャップの大きさはΔ_<p-p>=21meVと求まり、以前の結果(Δ_<p-p>=25meV)より若干小さいが、これは試料依存性と考えられる。2.[100]方向(Cu-O-Cu結合方向)でのトンネル[110方向でのトンネルとは対照的に、ゼロバイアス付近のコンダクタンスは十分に減少せず、明確なギャップ構造は観測されなかった。方向によりトンネルスペクトルが変化することは、STM測定においてトンネル遷移確率の波数依存性が強いことと、超伝導ギャップが異方的であることを意味する。また、ゼロバイアス付近でコンダクタンスが増加するスペクトルもしばしば観測された。これはいわゆるzero bias conductance peak (ZBCP)に対応するものと思われる。我々の結果ではZBCPは[100]方向でのみ観測されている。ZBCPの存在はギャップにノードがあることを強く示唆する。超伝導ギャップの対称性は、純粋なd-波、もしくはs-波とd-波の混合の対称性である。後者の場合d-波成分がかなり大きいことが結論される。

使用低温扫描隧道显微镜（STM）在4.2K下对高温氧化物超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8进行隧道光谱测量。本研究的目的是通过对单晶侧面进行测量来直接研究超导间隙的面内各向异性，并阐明间隙的对称性。通过从两个不同方向接近隧道探头，获得了噪声较小的隧道微分电导。 1.隧道内[110]方向（与Cu-O-Cu键方向成45°）附近零偏压附近的电导充分降低，观察到清晰的超导带隙结构。在约50nm的范围内，无论位置如何，电导曲线都是相同的。电导的函数形式几乎与之前的测量一致。发现间隙的大小为 Δ_<p-p>=21meV，略小于之前的结果 (Δ_<p-p>=25meV)，但这被认为是与样本相关的。 2.[100]方向（Cu-O-Cu键方向）的隧道效应[与110方向的隧道效应相比，零偏压附近的电导没有充分降低，并且没有观察到明显的间隙结构。隧道光谱随方向变化的事实意味着隧道跃迁概率在 STM 测量中具有很强的波数依赖性，并且超导间隙是各向异性的。此外，经常观察到电导在零偏压附近增加的光谱。这似乎对应于所谓的零偏置电导峰值（ZBCP）。在我们的结果中，仅在 [100] 方向观察到 ZBCP。 ZBCP 的存在强烈表明间隙中存在一个节点。超导间隙的对称性是纯 d 波或 s 波和 d 波混合的对称性。结论是，在后一种情况下，d 波分量相当大。