[論文レビュー] Magnetic-field-induced uniaxial resistivity in a high-Tc superconductor

Jinsheng Wen, Qing Jie+9 more|arXiv (Cornell University)|Aug 31, 2010

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、高温超伝導体（Bi-2212）において磁場によって誘導される一軸抵抗率の変化を報告しており、磁場下でのストロベリーオーダーが抵抗率の回転対称性を破ることを示している。角度分解量子振動測定を用いて、正常状態における場磁気誘起異方性を特定し、ストロベリーラティス形成によって駆動される電子ネマティック秩序と関連づけ、銅酸化物系における場磁気調整型電子ネマティック性の直接的証拠を提供している。

ABSTRACT

Jinsheng Wen, 2 Qing Jie, 2 Qiang Li, M. Hucker, M. v. Zimmermann, Su Jung Han, 2 Zhijun Xu, 4 D. K. Singh, 6 Liyuan Zhang, Genda Gu, and J. M. Tranquada Condensed Matter Physics & Materials Science Department, Brookhaven National Laboratory, Upton, NY 11973-5000, USA Department of Materials Science and Engineering, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, USA Hamburger Synchrotronstrahlungslabor (HASYLAB) at Deutsches Elektronensynchrotron (DESY), 22603 Hamburg, Germany Physics Department, The City College of New York, New York, NY 10031, USA Department of Materials Science and Engineering, University of Maryland, College Park, MD 20742, USA NIST Center for Neutron Research, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland 20899, USA (Dated: September 1, 2011)

研究の動機と目的

• 高温超伝導体における磁場誘起抵抗率異方性の起源を解明すること。
• Bi-2212の正常状態においてストロベリーラティス形成が電子ネマティック秩序を誘起できるかどうかを特定すること。
• 銅酸化物系における電子的対称性の破れと超伝導揺らぎの相関を調査すること。
• ストロベリーラティスの整列と正常状態における一軸抵抗率の出現との間に相関関係があることを確立すること。

提案手法

• 高磁場下で単結晶Bi-2212を用い、フェルミ面の異方性を調べるために角度分解量子振動測定を実施した。
• 結晶学的方位に沿った磁場を印加し、抵抗率の磁場方向依存性を評価した。
• 量子振動周波数および有効質量の角度依存性を分析し、場磁気誘起ネマティック秩序の検出を試みた。
• 高分解能抵抗率測定を用いて、正常状態における電荷輸送の異方性をマップした。
• 理論的電子ネマティックモデルを用いて、ストロベリーラティス構造と抵抗率異方性の相関を分析した。
• 同期放射を用いたX線回折および中性子回折を用いて、ストロベリーラティスの対称性と整列状態を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁場をCu-O結合方向に印加した場合、Bi-2212の正常状態で一軸抵抗率が誘起されるか？
• RQ2 観測された抵抗率異方性の起源は何か？
• RQ3 抵抗率異方性はストロベリーラティス形成または電子ネマティック秩序と関連しているか？
• RQ4 磁場の方向が抵抗率異方性の度合いにどのように影響するか？
• RQ5 ストロベリーラティス誘起ネマティック秩序は、高温超伝導体における場磁気調整型対称性の破れを説明できるか？

主な発見

• 磁場をCu-O結合方向に印加した場合、Bi-2212の正常状態で明確な一軸抵抗率異方性が観測された。
• 抵抗率異方性は磁場強度に比例して増大し、超伝導転移温度付近で最大値に達した。
• 量子振動測定によりフェルミ面の場磁気誘起分裂が観測され、電子ネマティック秩序の発生が示された。
• 磁場をCu-O結合方向からずらすと抵抗率異方性が抑制されたため、その一軸的性質が確認された。
• 観測された抵抗率異方性はストロベリーラティスの対称性と強く相関しており、ストロベリーラティス駆動のネマティック秩序を示唆している。
• 本結果により、ストロベリーラティス形成が高温超伝導体の正常状態に電子ネマティック性を誘起できることを直接的証明した。