[論文レビュー] Coexistence of magnetism and superconductivity in the pnictide high temperature superconductor SmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAs measured by muon spin rotation

Alan J. Drew, F. L. Pratt+12 more|arXiv (Cornell University)|May 7, 2008

Iron-based superconductors research被引用数 2

ひとこと要約

スマリウム酸土黄素フッ化物鉄砷化合物SmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAsにおけるミュオンスピン回析測定により、超伝導転移付近で遅いスピン揺らぎが増幅されていることが判明し、これが非摂動的超伝導を媒介する役割を果たしていることが示唆された。面内浸透深度は$\lambda_{ab}(0) = 190(5)$ nmとして測定され、鉄系超伝導体におけるUemura則的スケーリング、すなわち$T_{\mathrm{c}}$と$\lambda_{ab}(0)^{-2}$の関係が確認された。

ABSTRACT

Muon-spin rotation experiments were performed on the pnictide high temperature superconductor SmFeAsO$_{1-x}$F$_{x}$ with x=0.18 and 0.3. We observed an unusual enhancement of slow spin fluctuations in the vicinity of the superconducting which suggests that the spin fluctuations contribute to the formation of an unconventional superconducting state. An estimate of the in-plane penetration depth $\lambda_{ab}(0)=190(5)$ hinspace nm was obtained, which confirms that the pnictide superconductors obey an Uemura-style relationship between $T_{\mathrm{c}}$ and $\lambda_{ab}(0)^{-2}$.

研究の動機と目的

• 鉄系超伝導体における磁性と超伝導の相関を調査すること。
• スピン揺らぎがSmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAsにおける対形成メカニズムに寄与しているかどうかを特定すること。
• 面内浸透深度$\lambda_{ab}(0)$を測定し、Uemura関係と整合するかを評価すること。
• このヒ素化物系における超伝導転移に伴うスピンダイナミクスの変化を検討すること。

提案手法

• SmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAsにおける局所的磁場およびスピン揺らぎを調べるためにミュオンスピン回析（μSR）が用いられた。
• ドーピング依存性を評価するため、異なるドーピングレベル（x = 0.18およびx = 0.3）で測定が実施された。
• ミュオンスピン緩和率の解析により、スピン揺らぎのダイナミクスおよび振幅に関する情報が得られた。
• 磁気浸透深度の温度依存性から、面内浸透深度$\lambda_{ab}(0)$が抽出された。
• 測定された$\lambda_{ab}(0)$を用いて、$T_{\mathrm{c}}$と$\lambda_{ab}(0)^{-2}$のUemura風の関係性が検証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAsにおいて、超伝導転移温度付近でスピン揺らぎが増幅されるか？
• RQ2 この鉄系系超伝導体において、スピン揺らぎが媒介する非摂動的超伝導の証拠はあるか？
• RQ3 SmO$_{0.82}$F$_{0.18}$FeAsにおける面内浸透深度$\lambda_{ab}(0)$の値は何か？
• RQ4 測定された$\lambda_{ab}(0)$は、$T_{\mathrm{c}}$とのUemuraスケーリング則に従うか？

主な発見

• 超伝導転移温度付近で、特異な遅いスピン揺らぎの増幅が観測された。
• 零温度における測定された面内浸透深度は$\lambda_{ab}(0) = 190(5)$ nmであった。
• $\lambda_{ab}(0)$の値は、$T_{\mathrm{c}}$と$\lambda_{ab}(0)^{-2}$のUemura風の関係と整合した。
• 結果から、スピン揺らぎが非摂動的超伝導状態の形成において重要な役割を果たしている可能性が示唆された。
• スピン揺らぎの増幅は、この鉄系超伝導体におけるスピン揺らぎを媒介とする対形成メカニズムを支持する証拠となった。