低電子濃度超伝導体,電荷密度波半導体における光励起効果

低电子浓度超导体和电荷密度波半导体中的光激发效应

基本信息

批准号：
61550007
负责人：
内田慎一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1986
资助国家：
日本
起止时间：
1986 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

導電性酸化物Ba【Pb_(イ-x)】【Bi_x】【O_3】に対して、光をプローブとして様々な光学応答の観測を行い、高い臨界温度Tc【-!〜】12K及びx>0.35の半導体相の成因を解明することが本研究の目的である。そのために上記物質の金属・超伝導体相、半導体相それぞれの組成をもった単結晶試料の作製に取り組んだ。フラックス法を用いることにより物性測定にたえる充分な質及びサイズの単結晶とスパッタリング法により薄膜試料の作製に成功した。これらの試料に対して光学反射、光学吸収スペクトル、光音響効果、更にレーザー光照射励起下での光伝導、ラマン効果の実験を行った。その結果、特に半導体相試料の光応答、光励起効果が特徴的かつ顕著な振舞を示すことがわかった。通常の半導体の場合と異って、半導体エネルギーギャップを介したバンド間遷移の吸収がかなり鋭いスペクトルを示し、その痕跡が金属相においても観測される。しかも、このバンド間遷移の吸収と、ある特定の酵素原子の格子振動モードとが共鳴して、ラマン散乱スペクトルに高調波を発生させていることが判明した。この事実は、半導体相のエネルギーギャップ生成の起源が、上記の酸素の固有振動に対応する格子の静的変形によるものであることの直接的な検証となっている。すなわち、半導体相の成因は電荷密度波の発生にあると結論できる。光学反射・吸収スペクトルによって決定された半導体相のギャップエネルギーはx=1のBaBi【O_3】で最大であり、Bi組成xの減少にともない小さくなってゆく。しかし金属相においても、その痕跡が残っているという事実は、上記の格子振動と電子系との結合が金属相においても充分強く保持されており、Ba【Pb_(1-x)】【Bi_x】【O_3】における超伝導がこのような光学型フォノンとの結合により引き起されていることを強く示唆するものである。本系が金属として低電子濃度であることは光学型フォノンとの強い結合に有利に働いていると推定される。

我们以光为探针观察了导电氧化物Ba [Pb_(I-x)] [Bi_x] [O_3]的各种光学响应，发现了较高的临界温度Tc [-!~] 12K且x>0.35。研究的目的是阐明半导体相的起源。为此，我们致力于创建具有上述材料的金属/超导体相和半导体相成分的单晶样品。通过使用助熔剂方法，我们成功地生产了具有足够质量和尺寸的单晶来测量物理性能，并且通过溅射，我们成功地生产了薄膜样品。对这些样品进行了光学反射、光学吸收光谱、光声效应、激光束激发下的光电导以及拉曼效应实验。结果发现，半导体相样品的光响应和光激发效应表现出特征性和显着的行为。与普通半导体不同，跨半导体能隙的带间跃迁的吸收表现出相当尖锐的光谱，并且在金属相中也观察到了这种痕迹。此外，还发现这种带间跃迁的吸收与特定酶原子的晶格振动模式共振，在拉曼散射光谱中产生谐波。这一事实直接证明了半导体相中能隙产生的根源是由于与上述氧的自然振动相对应的晶格的静态变形。换句话说，可以得出结论，半导体相的起源是电荷密度波的产生。由光学反射/吸收光谱确定的半导体相的带隙能对于x=1时的BaBi[O_3]最大，并且随着Bi成分x的减小而减小。然而，即使在金属相中也残留有其痕迹，这表明金属相中晶格振动和电子系统之间的耦合足够强，Ba[Pb_(1-x)][Bi_x]这强烈表明[O_3]中的超导性是由这种与光学声子的耦合引起的。据推测，该系统作为金属的低电子浓度有利于与光学声子的强耦合。