BL01 銅酸化物高温超伝導体LSCO系における磁気励起の擬ギャップ温度を挟んだ温度依存性

• CROSS 松浦
• 東北大 藤田グループ
• J-PARC 梶本
• KEK 山田（和）

銅酸化物高温超伝導体の発生メカニズムを決定する上で、アンダードープ組成において超伝導相の高温側で現れる擬ギャップの起源が注目されてきた。我々は、高温超伝導において重要な役割を果たしているスピン揺らぎに対する擬ギャップの影響に着目した。大きな磁気相互作用を持つ銅酸化物高温超伝導体のスピン相関を調べるには、チョッパー型分光器により磁気励起の全体像を調べることが必要不可欠である。しかし、これまでの研究は室温以下の測定にとどまり、室温を超えるような擬ギャップ温度前後の磁気励起の系統的な研究は報告されてこなかった。そこで本研究では、銅酸化物高温超伝導体La_2-xSr_xCuO₄ (LSCO)のアンダードープ組成（x = 0.075、T_c= 24 K）について、超伝導相のT = 5 Kから擬ギャップ温度（~360 K）を超える500 Kまでの幅広い温度領域において、四季を用いて磁気励起の測定を行った。また、参照物質として母物質のLa₂CuO₄についても同様な広い温度領域5 K～400 Kでの磁気励起測定を行った [1]。

図1　La₂CuO₄ (a) T = 5 K (b) 400 KおよびLa_2-xSr_xCuO₄ (x = 0.075) (d)T = 5 K, (e) 300 K, (f) 400 K, (g) 500 Kの磁気励起スペクトル [1]。横軸は正方格子のH方向の運動量（逆格子単位）、縦軸は励起エネルギー。(c) La_2-xSr_xCuO₄の超伝導、磁気相図における測定点

図1(a),(b)に母物質La₂CuO₄のT = 5 K, 400 Kにおける磁気励起スペクトルを示す。キャリヤーがドープされていない母物質La₂CuO₄における反強磁性スピン波は、5 Kから400 Kへの温度変化に対して殆ど分散が変化しないことが分かる。一方、キャリヤーがドープされたアンダードープ組成[図1(d)-(g)]では、超伝導相T = 5 Kにおける砂時計型の分散[図1(d)]のうち、擬ギャップ相の300 K [図1(e)] では低エネルギー (< 35 meV) の下向き分散が消失し、擬ギャップ温度より高温の400 K, 500 K [図1(f), (g)] では高エネルギー (> 35 meV) のスピン波的な分散のシグナルが磁気ゾーン中心上に集中した。磁気ゾーン中心上に集まるシグナルは遍歴反強磁性体のCrやV_2-yO₃で見られているシグナルと類似しており、高温ではキャリヤーが遍歴する事により、磁気励起が影響を受けていることが分かる。また、この温度変化から、スピン揺らぎにおける擬ギャップの最も顕著な影響は、スピン波的な分散の復活だと明らかになった。この結果は擬ギャップの起源が超伝導の前駆現象よりもモット絶縁体への前駆現象であることを示唆している [2,3]。

参考文献

1. M. Matsuura et al., Phys. Rev. B 95, 024504 (2017).
2. S. Badoux et al., Nature (London) 531, 210 (2016).
3. S. Sakai et al., Phys. Rev. B 82, 134505 (2010).

BL23 POLANO

POLANOではビーム受け入れに向けた整備を継続して行っている。その中で現在、計算環境のソフトウェア及びハードウェアの調整を鋭意推進している。1月の計算環境整備では、MLF実験ホールとMLF増設建屋を結ぶネットワークケーブルを敷設し、また、実験時に用いるユーザー操作端末をMLF増設建屋に設置した（図参照）。POLANOでは、ユーザーがこの端末を用いてMLF増設建屋からリモートでDAQ、周辺機器の制御、監視ができる必要がある。それは一般区域であるMLF増設建屋からMLF実験ホール内の装置近傍への頻繁なアクセスが容易ではないためである。チョッパーや真空槽等の周辺機器、DAQエレクトロニクス、計算機がEthernetで接続され、リモートでコントロール及び監視される設計となっている。今後は、各機器のネットワーク接続作業やソフトウェアの整備など、DAQや周辺機器の動作試験に向けた準備を進める予定である。

図1　MLF増設建屋に設置した実験用ユーザー操作端末

第14回日本中性子科学会奨励賞

• 2016.12.1