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物理:高温超伝導体のホール効果測定における最適ドーピングのサイン

Nature 424, 6951 doi: 10.1038/nature01890

銅酸化物絶縁体に電荷キャリヤーをドープすることによって、高温超伝導性が獲得される。電導物質中のキャリヤー密度はホール電圧、すなわち電流の方向に垂直で印可された磁場に比例する電圧、を測定することで決定できる。一般的な金属では、この比例係数(ホール係数)は温度にほとんど依存しない。これは「常伝導」(電気抵抗のある)状態の高温超伝導体に見られる挙動と比べて著しく対照的である。この期待される挙動からの逸脱は常伝導状態の非常に変わった性質の鍵となる特徴であり、その起源は凝縮系の物理学における大きな論争の的になっている。今回我々は、キャリヤー密度の増加に伴う常伝導状態の低温ホール係数の発展について報告する。キャリヤー密度は超伝導性が始まる密度から増加させ、超伝導性は磁場によって抑制している。意外なことに、ホール係数はドーピングに伴って単調に変化せず、むしろ超伝導性のための最適ドーピングレベルで鋭い変化を示す。この観測結果は高温超伝導相には2つの競合する基底状態があるという考え方を支持する。

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