[論文レビュー] Temperature- and magnetic-field-dependences of normal state resistivity of MgB$_{2}$ prepared at high temperature and high pressure condition

C. U. Jung, Min‐Seok Park+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2001

Superconductivity in MgB2 and Alloys被引用数 1

ひとこと要約

本研究は、高温・高圧条件下で合成されたMgB₂の常磁状態抵抗率を調査し、低残留抵抗率比（RRR ≈ 3）とT²依存性を明らかにした。また、磁場依存性は顕著ではなく、低圧条件下で報告されたT³依存性や高いRRR（約20）とは対照的である。これらの結果は、高圧焼結が電子散乱メカニズムに影響を与える構造的・微視的変化を引き起こすことを示唆している。

ABSTRACT

We report the temperature- and magnetic-field-dependent resistivity of MgB2 sintered at high temperature and high pressure condition. The superconducting transition width for the resistivity measurement was about 0.4 K, and the low-field magnetization showed a sharp superconducting transition with a transition width of about 1 K. The resistivity in the normal state roughly followed T^2 behavior with smaller residual resistivity ratio (RRR) of 3 over broad temperature region above 100 K rather than reported T^3 behavior with larger RRR value of ~ 20 in the samples made at lower pressures. Also, the resistivity did not change appreciably with the applied magnetic field, which was different from previous report. These differences were discussed with the microscopic and structural change due to the high-pressure sintering.

研究の動機と目的

• 高温・高圧条件下で合成されたMgB₂の温度および磁場依存抵抗率を調査すること。
• 低圧条件下で作製された既存のサンプルと比較して、高圧焼結MgB₂の常磁状態抵抗率挙動を評価すること。
• 高圧処理が、特にTc以上の常磁状態におけるMgB₂の電子的および構造的性質にどのように影響を与えるかを理解すること。
• 低圧サンプルで観察されたT³依存性や高いRRR値（約20）といった報告との乖離を解明すること。

提案手法

• 構造的および電子的性質が変化したサンプルを得るため、MgB₂を高温・高圧焼結する。
• 常磁状態における温度（100 K以上）依存性を評価するため、温度関数としての抵抗率を測定する。
• 数テスラまでの磁場を印加し、抵抗率の磁場依存性を評価する。
• 低圧サンプルで報告されたT³依存性および高い残留抵抗率比（RRR ≈ 20）と抵抗率挙動を比較する。
• 抵抗率データの妥当性を検証するため、低磁場における磁化測定を実施し、明確な超伝導転移（ΔTc ≈ 1 K）を確認する。
• 抵抗率データの解析により、指数則依存性（T² 対 T³）を特定し、RRR値を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高圧焼結は、MgB₂の常磁状態抵抗率の温度依存性にどのように影響を与えるか？
• RQ2 高温・高圧条件下で合成されたMgB₂の残留抵抗率比（RRR）はどの程度であり、低圧サンプルと比較してどう異なるか？
• RQ3 高圧焼結MgB₂の抵抗率は、常磁状態において外部磁場の影響を顕著に受けるか？
• RQ4 高圧処理によって誘発された構造的または微視的変化は、観察された抵抗率挙動をどのように説明できるか？

主な発見

• 高圧焼結MgB₂の常磁状態抵抗率は、100 K以上の広い温度範囲でT²依存性を示した。
• 残留抵抗率比（RRR）は約3と測定され、低圧条件下で報告されたRRR ≈ 20よりも顕著に低かった。
• 印加磁場下でも抵抗率に顕著な変化は認められず、常磁状態における磁場依存性が弱いことが示された。
• 抵抗率測定における超伝導転移幅は約0.4 Kと狭く、サンプルの高品質を示している。
• 低磁場磁化測定により、約1 Kの幅で明確な超伝導転移が確認された。
• 観察された抵抗率挙動の差異は、高圧焼結によって誘発された構造的および微視的変化に起因するとされる。