全球首次!铜氧化物高温超导体中观测到二维铁磁性波动

新技术 2018年08月22日
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在铜氧化物的高温超导体中,向反铁磁性绝缘体母材中注入空穴或电子载体会表现出超导性,但大量注入载流子后超导现象会消失,但产生这一现象的原因此前并不清楚。

日本的上智大学与日本的东北大学、理化学研究所、高能加速器研究机构及J-PARC中心开展了共同研究,全球首次在大量注入空穴的铜氧化物中观测到二维铁磁性波动现象。这意味着,随着载流子的注入,磁性状态由反铁磁性变为铁磁性,从而明确了铜氧化物磁性状态的全貌。另外,在超导性被大大抑制的物质中还观测到了铁磁性波动,这表示铁磁性波动可能会阻碍高温超导。这个现象可以解释长久以来的一个谜团,那就是大量注入载流子后超导现象消失的原因。这项成果是体现铁磁性波动与高温超导关系的一项重要新成果。

相关论文已于2018年8月1日发表于美国物理学杂志《物理评论快报》网络版。

研发小组利用注入了大量空穴的铋基铜氧化物(Bi,Pb)2Sr2CuO6+,测量了导电特性、磁特性和热特性。明确了以下三点:(i)导电特性和热特性(比热)在二维铁磁性波动中表现出特征动作;(ii)如图1所示,磁化在铁磁性转移的前期呈S形变化;(iii)通过测量μ子自旋弛豫证明存在磁性波动。

超导现象消失的物质磁化的磁场变化

图1:超导现象消失的物质磁化的磁场变化。无磁性波动时(300K)呈直线变化,铁磁性波动增强后(0.5K)呈S形变化。

图2是上述结果的特性相图。以前只知道铜氧化物存在反铁磁性状态和超导状态,通过本次研究发现,注入大量空穴后,会出现二维铁磁性波动状态。

超导现象消失的物质磁化的磁场变化

图2:铜氧化物高温超导体的特性相图。

文 客观日本编辑部

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