磁性層を持つ電子ドープ型高温超伝導体の固有トンネル特性に関する研究

磁性层电子掺杂高温超导体本征隧道特性研究

• 批准号: 15740213
• 负责人: 芝内 孝禎
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740213/
• 关键词: 擬ギャップ; 電子-ホール対称性; 固有ジョセフソン接合; 反強磁性; 不純物相; 微小メサ構造; 負の磁気抵抗; トンネル抵抗; 銅酸化物高温超伝導体; 固有トンネル特性; 層間伝導; 高磁場物性; パイジャンクション; ジョセフソン接合; 擬ギャップ; 電子-ホール対称性; 固有ジョセフソン接合; 反強磁性; 不純物相; 微小メサ構造; 負の磁気抵抗; トンネル抵抗; 銅酸化物高温超伝導体; 固有トンネル特性; 層間伝導; 高磁場物性; パイジャンクション; ジョセフソン接合

本研究では電子ドープ型高温超伝導体(Sm,Ce)_2CuO_4における固有トンネル特性の測定から、電子ドープ型高温超伝導体のCuO_2超伝導層における状態密度に関する知見を得て、ホールドープ型との比較から、その電子状態について特に電子-ホール対称性について理解することを目的とした。また、超伝導転移温度以下で反強磁性転移するSmモーメントの影響についても探ることを目指した。本研究により、電子ドープ型で初めて、10μm角×30nm程度の微小メサ構造の作製とその領域における層間方向の固有トンネル特性の測定に成功した。最近の研究により、電子ドープ型高温超伝導体を超伝導化する際に必要な還元処理により、数%程度の不純物相がCuO_2層に平行にナノスケールで析出することが知られているが、本研究のメサ構造により、この不純物相の影響を排除した固有トンネル特性の評価が可能になった。その結果、まずトンネル抵抗には反強磁性転移温度においてほとんど異常が見られず、Smモーメントの影響は無視できることがわかった。次にCuO_2層の状態密度に関して、Ce濃度が0.14程度の比較的低ドープの試料(超伝導転移温度は20K)において、38K以下の低温で層間トンネル抵抗に負の磁気抵抗成分が存在することが明らかになった。このような負の磁気抵抗成分はホールドープ系のBi系高温超伝導体の擬ギャップ状態に見られるものと酷似しており、電子ドープ型においてもホールドープ型と同様な擬ギャップが存在することを強く示唆する結果である。この擬ギャップは超伝導転移温度以上においても低エネルギー領域に見られる状態密度の減少であり、銅酸化物超伝導体特有の現象として知られており、本結果はCuO_2層のキャリアドープに対する電子-ホール対称性から超伝導機構を議論するにあたり重要な基礎となるものであると考えられる。

这项研究旨在通过测量电子掺杂的高温超导剂的CUO_2超导层中的状态密度，从测量电气掺杂的高温超导体的内在隧道特征（SM，CE）_2CUO_4，以对电子群体进行了分类。我们还旨在探索在超导过渡温度以下进行抗铁磁过渡的SM矩的影响。这项研究成功地产生了约10μm平方x 30 nm的Micromesa结构，并首次使用电子掺杂类型测量了层间方向的内在隧道特性。最近的研究表明，超导电子掺杂的高温超导体所需的还原处理导致与CUO_2层平行的纳米级相平行地沉积了几个杂质的杂质阶段，但是这项研究的膜结构使得可以评估这种内在的隧道特征，从而消除了这种高度阶段的效果。结果，发现隧道电阻的抗铁磁过渡温度几乎没有异常，并且SM矩的效果可以忽略不计。接下来，关于CUO_2层的状态密度，发现在相对较低的掺杂样品（超导过渡温度为20K）中，在38K或更少的低温下，在层间隧道阻力中存在负磁磁性成分。这样的负磁磁分量与在掺杂孔的高温超导体的伪gap状态下相似，这结果强烈表明，电子掺杂类型的pseudogap具有与孔掺杂类型相似的假单。该假单胞菌是即使在超导过渡温度下，在低能区域中看到的状态密度的降低，被称为铜氧化物超导体所特有的现象。该结果被认为是讨论由于CUO_2层载体掺杂的电子孔对称性而导致的超导机制的重要基础。