走査型微小ホール素子顕微鏡を用いたエキゾチックな超伝導状態の研究

使用扫描微霍尔器件显微镜研究奇异超导态

基本信息

批准号：
08J00412
负责人：
岡崎竜二
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は強相関電子系において近年数多く発見されているエキゾチックな超伝導状態の解明を目的としている。本年度は重い電子系超伝導体URu_2Si_2の特異な超伝導状態の舞台となる「隠れた秩序」状態について研究を行った。この物質ではT_c=1.4Kで超伝導転移を示し、これまでの熱測定による先行研究や昨年度までの本研究による下部臨界磁場の実験結果より、時間反転対称性の破れた特異な超伝導状態であることが示唆されているが、その発現機構の解明には至っていない。その一方で、この物質ではT_h=17.5Kで比熱が明瞭な2次相転移を示すことが知られており、その秩序変数は発見以後25年経過した現在においても明らかになっておらず、「隠れた秩序」として注目を集めている。この物質では圧力・温度相図においてこの隠れた秩序相でのみ超在導が発現することが知られている。従って超伝導発現機構を解明する上で、この隠れた秩序相の解明は極めて重要である。そこで本研究では、この隠れた秩序状態を明らかにすべく、T_hで何の対称性が破れているかに注目して、磁気異方性に非常に敏感な磁気トルク測定装置の開発及び測定を行った。今回、正方晶単結晶のab面内に正確に磁場を印加することによってトルク測定を宅った結果、隠れた秩序相において正方晶では予期されない2回対称振動を観測した。このことに隠れた秩序が正方晶の面内4回回転対称性を破る電子状態であることを示唆しており、隠れた秩序の解明に向けた重要な実験結果であるといえる。

这项研究旨在阐明近年来在许多强相关电子系统中发现的奇异超导态。今年，我们对构成重电子超导体URu_2Si_2独特超导态舞台的“隐序”态进行了研究。这种材料在T_c=1.4K时表现出超导转变，并且根据之前使用热测量的研究以及从本研究到去年的较低临界磁场中的实验结果，它是一种独特的具有破缺时间反转对称性的超导状态。有人认为会发生这种情况，但其表达机制尚未阐明。另一方面，已知该材料的比热在T_h=17.5K时表现出明显的二级相变，其级数参数在其发现25年后仍未明确，作为一种新的材料而受到关注。 “隐藏订单”。在这种材料中，已知超导性仅发生在压力-温度相图中的隐藏有序相中。因此，阐明这种隐藏的有序相对于阐明超导机制极为重要。因此，在本研究中，为了阐明这种隐藏的有序态，我们重点研究了T_h处对称性被破坏的情况，并开发并测量了对磁各向异性极其敏感的磁扭矩测量装置。这次，我们通过在四方单晶的 a-b 平面上精确施加磁场来进行扭矩测量，结果，我们在隐藏有序相中观察到了两倍对称振动，这在四方晶体中是意想不到的。这表明隐序是一种打破四方晶体面内四重旋转对称性的电子态，是阐明隐序的重要实验结果。