高分解能光電子分光装置の建設と高温超伝導体フェルミ準位微細電子構造(修士論文(1998年度))

Abstract

高温超伝導体のフェルミ準位近傍の微細電子構造を決定するために、高分解能光電子分光装置の建設を行った。その結果、従来型の約100倍の強度をもつマイクロ波型高輝度放電管とモノクロメーターの使用による高輝度単色光での測定の実現、極低温(～4K)での測定、二軸角度分解光電子分光の実現、超高真空、超高エネルギー分解能(ΔE=4.8meV)を実現した。建設した装置と放射光施設を用いて、高温超伝導体Bi2212の角度分解光電子分光を行った。その結果、擬ギャップは超伝導ギャップから連続的に変化すること、超伝導ギャップサイズのドープ量依存性が擬ギャップの閉じる温度T^*にスケールすること等を見出した。このことは、角度分解光電子分光で測定された擬ギャップが超伝導の前駆現象であることを示唆している。また、高温超伝導体La_<1.85>Sr<0.15>CuO_4の超高分解能光電子分光の温度変化を測定した結果、フェルミ準位から30meV程度の大きさをもつ擬ギャップを観測した。得られた擬ギャップの温度変化は、磁化率やホール係数の温度依存性とよく対応する。このことから観測された擬ギャップが反強磁性相関の発達に対応すると考えられる。この結果はLSCOで観測された擬ギャップがBi2212において角度分解光電子分光で決定された擬ギャップとは異なることを示唆している。