[論文レビュー] Evidence for broken time-reversal symmetry in YBCO thin films

F. Tafuri, J. R. Kirtley|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2000

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、走査SQUID顕微鏡を用いてc軸配向YBCO薄膜において時間反転対称性の破れを直接的に裏付ける証拠を提供し、超伝導状態に遷移する際、ランダムな符号を有する自発的磁気モーメントが観測された。これらのモーメントは非鉄磁性欠陥に関連しており、マイスラー効果と併存しており、類似の信号が鉄磁性不均一性に起因する多結晶高Tc超伝導体とは区別される。

ABSTRACT

We have observed spontaneous magnetic moments with random signs in c-axis oriented thin films of the high-Tc cuprate superconductor YBCO, imaged with a scanning SQUID microscope. These moments arise when the samples become superconducting, and appear to be associated with non-ferromagnetic defects in the films. In contrast with granular high-Tc samples, which also show spontaneous magnetization with random signs, these samples shield diamagnetically.

研究の動機と目的

• 高Tc銅酸化物YBCO薄膜に自発的磁気モーメントが存在するかを調査すること。
• これらのモーメントが超伝導秩序および材料欠陥とどのように関係するかを特定すること。
• YBCOと多結晶高Tc超伝導体における時間反転対称性の破れ信号の違いを区別すること。
• これらのモーメントがマイスラー効果と関連しているか、それとも内在的な電子秩序に起因するかを検討すること。

提案手法

• 局所磁場をサブミクロン空間分解能でイメージングするために走査SQUID顕微鏡が用いられた。
• 測定はc軸配向YBCO薄膜をその超伝導転移温度以下で行った。
• 超伝導状態では、空間的にランダムな符号を有する自発的磁気モーメントが検出された。
• マクロなストリング状態の磁束の影響を除外するために、マイスラー効果の特性評価が行われた。
• 欠陥は非鉄磁性であると特定され、従来の磁気的秩序が原因でないことが裏付けられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 c軸配向YBCO薄膜において、Tc未満の温度で符号がランダムな自発的磁気モーメントが出現するか？
• RQ2 これらのモーメントは超伝導状態における非鉄磁性欠陥に関連しているか？
• RQ3 YBCOで観測されたこれらのモーメントは、多結晶高Tc超伝導体で観測されたものとどのように異なるか？
• RQ4 観測された磁気的性質は、超伝導状態における時間反転対称性の破れと整合的か？

主な発見

• 符号がランダムな自発的磁気モーメントは、YBCO薄膜において超伝導転移温度未満でのみ観測された。
• 長距離磁気的秩序が存在しないことから、鉄磁性不均一性によるものではないことが確認された。
• 試料はマイスラー効果を示しており、自発的磁気的性質が閉じ込められたストリング状態やマクロな磁束に起因するものではないことが示された。
• 観測されたモーメントは、非鉄磁性欠陥に関連する局所的電子対結合対称性の破れに起因するとされる。