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擬ギャップ

ドーピング濃度の小さい金属領域(低ドープ域)(下図)では擬ギャップとよばれる異常が見い出される。
 この異常は最初、核磁気緩和率の異常として見つかった。標準的な金属では核磁気緩和時間Tと温度Tの積は温度に依存しない。ところが低ドープ域では、超伝導転移温度よりもかなり高い温度TPGから、あたかも超伝導の前駆現象がおきているかのように核磁気緩和率が急速に減少し、TTの逆数が超伝導相にいるかのように減少する現象が見つかった。
 その後対応して、中性子散乱実験でスピン励起にギャップが生じ始めたかのようなふるまいが温度TPG以下で観測された。さらに、光電子分光の実験でも、1電子スペクトルにギャップが生じ始めていることが確認された。電気伝導も温度TPGのあたりから異常を示す。CuO2面内方向の電気抵抗が温度に比例するふるまいよりも顕著に減り始め、CuO2面に垂直な方向の電気伝導は絶縁体的になって行く。また帯磁率がもっと高温から顕著に減少することや、上に述べたホール係数の異常もこれらの擬ギャップ的なふるまいの前兆現象として議論されることが多くなった。
 全体として見ると、あたかもクーパー対形成のゆらぎが生じ始めたかのように、TPG以下の温度で電子の低エネルギー励起がスピンと電荷の両方にわたって減少してゆく。
 これらの擬ギャップ的なふるまいの原因は十分には明らかにされておらず、現在ホットなテーマとして研究されている。たとえば、クーパー対形成の揺らぎの成長が擬ギャップの原因であるという考え方がある。低ドープ域では、絶縁体への転移の前兆現象としての影響を強く受けて金属的な伝導が抑えられているが、その結果生じた超伝導への不安定性のために、超伝導のクーパー対の前駆的なペアが高温から生じはじめるという理論である。いずれにせよ、普通の超伝導体で、このような擬ギャップの異常が超伝導転移温度よりもかなり高い温度から観測された例は他にない。高温超伝導体の発現のメカニズムの本質にかかわっていると推測されている。

擬ギャップ温度は低ドープ域側で顕著に超伝導転移温度よりも高くなる

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