超伝導体の磁場中における表面抵抗および磁場侵入長の同時精密測定

同时精确测量磁场中超导体的表面电阻和磁场穿透深度

基本信息

批准号：
07750008
负责人：
芝内孝禎
金额：
$ 0.7万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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

项目摘要

本研究の成果として、まず超伝導マグネット中での表面インピーダンスの測定が可能な24.5GHzにおけるCu空洞共振器を設計・作製した。この共振器に超伝導体試料を挿入することにより、Q値および共振周波数の測定から表面インピーダンスの実部・虚部を求めることができる。超伝導体試料として、まずBi系高温超伝導体について電場ベクトルが超伝導層に垂直な方向で測定を行ったところ、特徴的な磁場で、表面抵抗にピークを観測した。これはごく最近議論されている層状超伝導体に特有の現象であるジョセフソンプラズマによるものであると理解できる。また、同時に虚部である表面リアクタンスにも異常が観測された。さらに、試料の酸素量を変化させることにより、キャリアを増加させると、特徴的な異常は鈍っていくことがわかった。これらの振る舞いを定量的に理解するため、誘電関数を2流体モデルを用いて表すことによって、表面インピーダンスの計算を行った。それによると、測定周波数とプラズマ周波数が一致した時に、実験結果で見られた異常な振る舞いが起こることが完全に理解され、キャリアを増やすとプラズマ周波数が大きくなることに伴って、異常がダンプされることが明らかになった。さらに、高温超伝導体以外の層状超伝導体として知られているBEDT-TTF系の有機超伝導体についても同様の測定を行ったところ、Bi系高温超伝導体と同様の振る舞いをはじめて観測した。これにより、ジョセフソンプラズマが高温超伝導体特有の現象ではなく、層状超伝導体に共通する現象であると結論することができる。

作为这项研究的结果，我们首先设计并制造了一个 24.5GHz 铜腔，可以测量超导磁体的表面阻抗。通过将超导体样品插入该谐振器，可以通过测量 Q 值和谐振频率来确定表面阻抗的实部和虚部。作为超导样品，我们首先测量了Bi基高温超导体的电场矢量垂直于超导层，并观察到特征磁场中表面电阻的峰值。这可以理解为归因于约瑟夫森等离子体，这是最近讨论的层状超导体特有的现象。同时，在表面电抗（即虚部）中观察到异常。此外，还发现，通过改变样品中的氧量来增加载流子的量，特征异常变得更暗淡。为了定量地理解这些行为，我们通过使用二流体模型表达介电函数来计算表面阻抗。根据研究，可以清楚地看出，实验结果中观察到的异常行为是在测量频率与等离子体频率匹配时发生的，并且当载流子增加时，随着等离子体频率的增加，异常行为会被倾倒。此外，当我们对BEDT-TTF有机超导体（除高温超导体之外的层状超导体）进行类似测量时，我们首次观察到它们的行为与Bi基高温超导体相似。由此我们可以得出结论，约瑟夫森等离子体并不是高温超导体特有的现象，而是层状超导体常见的现象。