層状有機超伝導体における量子磁束の層間分断とそのダイナミクス

层状有机超导体中量子磁通量的层间分离及其动力学

基本信息

批准号：
07740294
负责人：
伊東裕
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto University
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

2次元構造を持つ層状有機超伝導体κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Br、κ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2及び酸化物超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8について、2次元面に垂直な直流磁場下での交流磁化率を、用いる交流磁場の方向と周波数を変化させて測定した。その結果、量子磁束のダイナミクスと2次元性にかかわる知見を得ると共に、交流磁化率に対する表皮効果の影響を明らかにした。交流磁場が2次元面に垂直のときの交流磁化率の周波数依存性は、遮蔽電流が2次元面内を流れるため等方的な理論モデルを用いて解析することが出来る。周波数が1kHz以下では量子磁束のピンニングの寄与が支配的であるが、周波数が1MHzを越えると、これに加えて磁束フローや準粒子による表皮効果の影響が無視できなくなる。中間の周波数では周波数が高くなるにつれ、表皮効果の寄与が徐々に大きくなっていくことが示される。本研究において、6桁に及ぶ広い周波数領域での交流磁化率の振舞いが、量子磁束のダイナミクスと表皮効果の寄与の相対的な大きさの変化として、1つの理論的枠組みの中で理解できることが示された。一方、交流磁場が2次元面に平行のときは、系の2次元性が顕著に現れるため交流磁化率の挙動は垂直の場合と大きく異なる。このとき交流磁場を遮蔽する電流は2次元面に垂直な方向にも流れるが、この方向への超伝導電流は、層間の熱ゆらぎによって量子磁束が層間に分断され2次元的なパンケーキ磁束になる領域では抑制される。調べた3つの層状超伝導体について、この磁場配置での交流磁場遮蔽のオンセット温度は用いる周波数への依存性が少なく、量子磁束の層間分断温度に対応する。この温度は2次元性が強い物質ほど低温側にシフトし、熱ゆらぎの増強によってパンケーキ磁束になる温度領域が広がることに対応している。

具有二维结构的层状有机超导体κ-(BEDT-TTF)_2Cu[N(CN)_2]Br、κ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2和氧化物超导体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8的二维结构交流磁。通过改变所用交流磁场的方向和频率来测量垂直于表面的直流磁场下的磁化率。由此，我们获得了关于量子磁通量的动力学和二维性的知识，并阐明了集肤效应对交流磁化率的影响。由于屏蔽电流在二维平面内流动，因此可以使用各向同性理论模型来分析当交流磁场垂直于二维平面时交流磁化率的频率依赖性。在频率低于1 kHz时，量子磁通钉扎的贡献占主导地位，但当频率超过1 MHz时，除此之外，磁通流和准粒子引起的集肤效应的影响也不容忽视。在中频，结果表明趋肤效应的贡献随着频率的增加而逐渐增加。在这项研究中，我们证明了交流磁化率在六个数量级的宽频率范围内的行为可以在单个理论框架内理解为量子磁通动力学和趋肤效应贡献的相对大小的变化。。另一方面，当交流磁场平行于二维平面时，系统的二维性变得明显，因此交流磁化率的行为与垂直时显着不同。此时，屏蔽交变磁场的电流也沿垂直于二维平面的方向流动，但该方向的超导电流是由于层间热涨落导致量子磁通量在层间分裂而产生的。，导致二维薄饼磁通量在该区域受到抑制。对于所研究的三层超导体，在这种磁场配置中交流磁场屏蔽的起始温度对所使用的频率几乎没有依赖性，并且对应于量子磁通量的层间分离温度。对于二维性较强的材料，该温度会向较低温度移动，这对应于由于热波动增强而出现薄饼磁通量的温度范围的扩大。