全球首次！銅氧化物高溫超導體中觀測到二維鐵磁性波動

在銅氧化物的高溫超導體中，向反鐵磁性絕緣體母材中注入空穴或電子載體會表現出超導性，但大量注入載流子後超導現象會消失，但產生這一現象的原因此前並不清楚。

日本的上智大學與日本的東北大學、理化學研究所、高能加速器研究機構及J-PARC中心開展了共同研究，全球首次在大量注入空穴的銅氧化物中觀測到二維鐵磁性波動現象。這意味著，隨著載流子的注入，磁性狀態由反鐵磁性變為鐵磁性，從而明確了銅氧化物磁性狀態的全貌。另外，在超導性被大大抑制的物質中還觀測到了鐵磁性波動，這表示鐵磁性波動可能會阻礙高溫超導。這個現象可以解釋長久以來的一個謎團，那就是大量注入載流子後超導現象消失的原因。這項成果是體現鐵磁性波動與高溫超導關係的一項重要新成果。

相關論文已於2018年8月1日發表於美國物理學雜誌《物理評論快報》網路版。

研發小組利用注入了大量空穴的鉍基銅氧化物 (Bi,Pb) 2Sr2CuO6+，測量了導電特性、磁特性和熱特性。

明確了以下三點：

1. 
   

   導電特性和熱特性（比熱）在二維鐵磁性波動中表現出特徵動作；



2. 
   

   如圖1所示，磁化在鐵磁性轉移的前期呈S形變化；



3. 
   

   通過測量μ子自旋弛豫證明存在磁性波動。

圖1：超導現象消失的物質磁化的磁場變化。無磁性波動時（300K）呈直線變化，鐵磁性波動增強後（0.5K）呈S形變化。

圖2是上述結果的特性相圖。以前只知道銅氧化物存在反鐵磁性狀態和超導狀態，通過本次研究發現，注入大量空穴後，會出現二維鐵磁性波動狀態。

圖2：銅氧化物高溫超導體的特性相圖。

文 JST客觀日本編輯部

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