銅系高温超伝導体の外場応答と共鳴ラマン散乱をプローブとする電子・格子ダイナミクス

通过铜基高温超导体的外场响应和共振拉曼散射探测电子/晶格动力学

基本信息

批准号：
12046260
负责人：
垣花眞人
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2001)The Institute of Physical and Chemical Research (2000)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,「物質の局所構造とダイナミクスを鋭敏に反映するラマン散乱」を銅系高温超伝導体に応用し、新しい視点からこの物質群が織りなす特異物性の検証と、新しい光機能の創製を目指した研究を進めた。主な成果は、以下の通りである。(1)高温超伝導体の電荷・格子ダイナミクスの研究特に注目したのが、「元素置換、温度、圧力等による結晶内の局所的構造変化とそれに伴うキャリア再分配と超伝導特性への影響」という問題である。この課題に対し、ラマン散乱により結晶内での局所的構造変化と電荷移動の検出が可能であることを新規に提案した。特筆すべきは、超伝導の舞台であるCuO_2面内のキャリア濃度の変化がCuO_2面が関与するラマンモードの強度変化から検出できること実証し、様々な物質系に対し電荷分布とT_Cとの相関関係を導いた点である。(2)高温超伝導体における多重極現環境下での電子・格子構造の研究「超高圧・極低温」を組み合わせた多重極現環境下でのその場ラマン観察を可能とする分光システムを設計し、高温超伝導体での超伝導転移温度の向上、梯子系酸化物における圧力誘起超伝導など、遷移金属酸化物系で現れる新奇な現象の解明を主体とした基礎研究を進めた。(3)高温超伝導体における新規光機能の探索物質と光との相互作用という観点から、高温超伝導体に潜在する新しい光機能の発見と設計を目指した研究を進めた。この課題に際し、紫外から近赤外まで励起光を自由に可変できる共鳴ラマン分光システムを構築し、光による電子励起が引き金となって構造や諸物性が変化する新しい現象や物質を探索する独自の手法(光誘起・その場ラマン観察法)を確立した。この手法は、「Y系高温超伝導体の可逆的光スイッチング」という画期的発見を導き、光ドーピング、光誘起超伝導という新概念の光機能の構築、超伝導応用への重要な指針を与えた。

在这项研究中，我们将“灵敏地反映材料局部结构和动力学的拉曼散射”应用于铜基高温超导体，从新的角度审视这组材料独特的物理性质，并创建新的光学功能。我们继续进行我们的目标研究。主要结果如下。（1）高温超导体中的电荷和晶格动力学研究我们特别关注“由于元素替代、温度、压力等导致的晶体内部的局部结构变化，以及相关的载流子重新分布及其对超导性能的影响”。 ” 这就是问题所在。为了解决这个问题，我们新提出拉曼散射可用于检测晶体内的局部结构变化和电荷转移。值得注意的是，我们证明了超导阶段CuO_2平面内载流子浓度的变化可以通过涉及CuO_2平面的拉曼模式强度的变化来检测，并且我们证明了电荷分布与T_C之间的相关性对于各种材料系统来说。（2）高温超导体多极环境下的电子和晶格结构研究，设计一种能够在“超高压和低温”相结合的多极环境下进行原位拉曼观测的光谱系统。基础研究集中于以下方面。阐明过渡金属氧化物体系中出现的新现象，例如高温超导体中超导转变温度的提高和梯型氧化物中压力诱导的超导性。（3）寻找高温超导体中新的光学功能从材料与光相互作用的角度出发，我们进行了旨在发现和设计高温超导体中潜在的新光学功能的研究。为了解决这个问题，我们构建了一个共振拉曼光谱系统，可以自由地改变从紫外到近红外的激发光，并开发了一个独特的系统来探索由于光引起的电子激发而导致结构和物理性质发生变化的新现象和材料建立了一种方法（光诱导原位拉曼观察方法）。该方法带来了“Y基高温超导体可逆光学开关”的突破性发现，为基于光学掺杂和光致超导新概念的光学功能构建以及超导应用提供了重要指导。