電荷とスピンのストライプ秩序・ゆらぎと超伝導発現機構の関連:1/8異常
La系酸化物超伝導体において、CuO2面あたりのホール濃度p ~ 1/8で超伝導が
著しく抑制される現象、いわゆる「1/8異常」は、高温超伝導の発見当初から問題になっていた。
しかし、1995年にJ. M. Tranquadaらが1/8異常を示すLa1.48Nd0.4Sr0.12CuO4大型単結晶を使って行った
中性子弾性散乱実験による「電荷(ホール)とスピンの静的ストライプ秩序」の発見は画期的であった。この実験結果から、
1/8異常を次のように解釈することができる。すなわち、ホールとスピンがストライプ状に配列した動的な秩序(ストライプ相関を持った電荷とスピンのゆらぎ)が
存在し、p = 1/8ではストライプの周期がCuO2面の格子の周期と整合し、さらに、この系に特有の低温正方晶構造によって動的なストライプ秩序が
ピン止めされ、静的ストライプ秩序が形成されたために超伝導が抑制された(1/8異常が出現した)と解釈することができる。(ストライプモデル)
静的ストライプ秩序が形成されると、ホールの運動が1次元的に制限されるために超伝導が抑制されることは明らかであるが、
果たして、このホールとスピンの動的ストライプ秩序が高温超伝導の発現に効いているのだろうか。La系高温超伝導体の中性子非弾性散乱実験では、
超伝導が出現する広範囲のホール濃度(0.06≦p≦0.25)で動的ストライプ秩序の存在を示唆する実験結果が出ており、
動的ストライプ秩序が高温超伝導の発現に関係しているようにも思われる。そうであれば、1/8異常の研究は高温超伝導の発現機構の解明に大変重要であると思われる。
本研究室では、La系においてストライプモデルの検証的研究を行うだけでなく、Bi系とY系における1/8異常の研究を行っている。
また、La2-xSrxNiO4やLa2NiO4+δでは種々のホール濃度において静的ストライプ秩序が観測されていることから、
La系高温超伝導体においてp ~ 1/8以外のホール濃度領域での静的ストライプ秩序を探索する研究も行っている。
さらに、電子ドープ型超伝導体における>ストライプモデルの検証的研究も行っている。
現在進行している主な研究テーマは以下の通りである。
・μSRと磁化率からみたLa2-xSrxCu1-y(Zn,Ni)yO4, Pr1-xLaCexCu1-y(Zn,Ni)yO4+δ
におけるスピンゆらぎと超伝導の相関の研究
・La2-xBaxCuO4(x ~ 1/8)大型単結晶の育成と磁気輸送特性、中性子散乱、ラマン散乱による電荷・スピン秩序の研究
・La2-xSrxCu1-yZnyO4のオーバードープ領域における傾斜組成単結晶の育成と輸送特性による電荷・スピン秩序の研究
・Bi系高温超伝導体Bi-2201単結晶の育成と輸送特性による1/8異常の研究
・過剰酸素をドープしたLa2-x(Nd,Bi,Pr,Eu)xCu1-yZnyO4+δにおける1/8異常の輸送特性とμSRによる研究