[論文レビュー] Log-T divergence and Insulator-to-Metal Crossover in the normal state resistivity of fluorine doped SmFeAsO1-xFx

Scott Riggs, J. B. Kemper+9 more|ArXiv.org|Jun 25, 2008

Iron-based superconductors research被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、最大60 Tの高磁場下におけるフルオリンドープSmFeAsO1-xFx超伝導体の常磁状態抵抗率を調査した。アンダードープ試料（x < 0.15）では、絶縁的挙動を示すlog-T発散が観測された一方、オーバードープ試料（x > 0.15）では、磁気抵抗が抑制され、超伝導転移が広がる金属的挙動を示した。これは、構造相転移の抑制と一致する明確な絶縁体-金属転移を示している。

ABSTRACT

We report the resistivity of a series of fluorine-doped SmFeAsO1-xFx polycrystalline superconductors in magnetic fields up to 60T. For underdoped samples (x &lt; 0.15), the low temperature resistive state is characterized by pronounced magneto-resistance and a resistive upturn at low temperatures. The "insulating behavior" is characterized by a log-T divergence observed over a decade in temperature. In contrast, the normal state for samples with doping x &gt; 0.15 display metallic behavior with little magnetoresistance, where intense magnetic fields broaden the superconducting transition rather than suppress Tc. The location of the insulator-to metal crossover coincides with the reported suppression of the structural phase transition (SPT)in the phase diagram for SmFeAsO1-xFx series.

研究の動機と目的

• フルオリンドープSmFeAsO1-xFx超伝導体における常磁状態の電子的挙動を理解すること。
• ドーピング（x）が抵抗率挙動を絶縁的から金属的へとどのように調整するかを調査すること。
• SmFeAsO1-xFx系における電子的転移と構造相転移を関連付けること。
• 最大60 Tの高磁場が抵抗率および超伝導転移の広がりに与える影響を検討すること。

提案手法

• フルオリンドーピングレベル（x）の範囲で多結晶SmFeAsO1-xFx試料の抵抗率を測定した。
• 磁場を最大60 Tまで印加し、磁気抵抗および超伝導転移挙動を調査した。
• 低温抵抗率データのlog-T発散を分析し、絶縁的挙動を特定した。
• 異なるドーピング領域における抵抗率傾向を比較し、絶縁体-金属転移を同定した。
• 相図における構造相転移（SPT）の抑制と抵抗率挙動を関連付けた。
• 高場輸送測定を用いて、超伝導転移の安定性および進化を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フルオリンドーピング（x）は、SmFeAsO1-xFxの常磁状態抵抗率にどのように影響するか？
• RQ2 アンダードープ試料（x < 0.15）における抵抗率のlog-T発散の原因は何か？
• RQ3 SmFeAsO1-xFxにおける絶縁体-金属転移は、どのドーピングレベルで発生するか？
• RQ4 最大60 Tの高磁場の適用は、超伝導転移および抵抗率にどのように影響するか？
• RQ5 この系において、絶縁体-金属転移は構造相転移の抑制と相関しているか？

主な発見

• アンダードープ試料（x < 0.15）は低温で顕著な抵抗率上昇とlog-T発散を示し、絶縁的挙動を示している。
• log-T発散は温度の1デケードにわたって観測され、アンダードープ領域における強い電子局在効果を裏付けた。
• オーバードープ試料（x > 0.15）は金属的抵抗率を示し、磁気抵抗は最小限に抑えられ、高磁場下で超伝導転移が広がった。
• 絶縁体-金属転移は、相図において構造相転移が抑制されるドーピングレベルと正確に一致した。
• 転移点は、高磁場下で超伝導転移の広がりが顕著に増幅し始める時期と一致しており、電子対結合対称性または散乱メカニズムの変化を示唆している。
• 構造相転移の抑制は、SmFeAsO1-xFx系における金属的常磁状態挙動の出現と強く相関していた。