[論文レビュー] Organic superconductors

Michael Lang, Jens Mueller|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2003

Organic and Molecular Conductors Research被引用数 29

ひとこと要約

このレビューは、有機超伝導体の現状の知識を統合し、その特異な次元性の低い電子的構造および強い電子-電子および電子-格子振動相互作用に焦点を当てる。高品質な材料と高度な測定にもかかわらず、超伝導ギャップ関数の対称性について、d波から等方的対合作用までの論争が続くが、内在的不純物が解釈を複雑にする主要因であり、実験的結果の不一致を説明する可能性を秘めている。

ABSTRACT

This article will give an overview on the normal- and superconducting-state properties of organic superconductors. There are a number of review articles on this subject - most of them focus on either the quasi-one-dimensional or two-dimensional materials. The intention of the present review is therefore to provide a discussion which covers aspects common to both families on the same footing. Instead of reviewing the whole diversity of behaviors found among the various compounds with all their structural and chemical modifications, we will mainly focus on selected compounds of both families. These are the most extensively studied and best characterized (TMTSF)_2X and (BEDT-TTF)_2X salts whose properties are representative for a wide class of materials. Special attention is paid to the more recent developments including the controversial discussions of some aspects, in particular the discussion on the nature and symmetry of the superconducting state.

研究の動機と目的

• 準一次元および準二次元の有機電荷移動塩における正常状態および超伝導状態の性質を統合的に概説すること。
• 特にd波対称性と等方的対称性の証拠の間で生じる対立に起因する、超伝導ギャップ関数の性質に関する長年の論争を扱うこと。
• 特に構造的位準が縮退している材料において、内在的不純物が電子的および弾性的性質に与える影響を検討すること。
• 超伝導性と磁性の相乗的関係、特に超伝導相と反強磁性相が近接している状況を評価すること。
• 高純度結晶を用いた高精度測定を用いて、次元性の低い系における電子-電子および電子-格子振動相互作用の影響を評価すること。

提案手法

• 高品質な単結晶を用いた有機導体の実験データ（輸送、光学、比熱測定など）の体系的分析。
• 超伝導状態の対称性を調べるために、角度依存ギャップ関数測定の応用。
• 相図のマッピングと量子臨界行動の探査のため、高磁場および高圧の応用。
• 準二次元系におけるフェルミ液体行動と、準一次元系における非フェルミ液体行動（ルッティンガー液体に類似）の比較。
• スピン揺動媒長対称性と反強磁性揺動が超伝導を媒介する役割を果たす理論的モデルの統合。
• 分子配向がほぼ縮退している材料における冷却速度依存の構造的転移を用いて、内在的不純物の影響を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高解像度測定にもかかわらず、実験的証拠が矛盾する中で、有機超伝導体における超伝導ギャップ関数の真の対称性は何か？
• RQ2 電子-電子および電子-格子振動相互作用は、次元性の低い有機超伝導体の電子的構造および対称性形成にどのように影響を与えるか？
• RQ3 分子配向の縮退に起因する内在的不純物は、超伝導的および弾性的性質にどの程度の影響を与えるか？
• RQ4 Tcを超えた金属的状態の性質は何か？また、高Tc銅酸化物における異常金属的状態と比較してどう異なるか？
• RQ5 有機材料における超伝導性と反強磁性秩序の近接は、スピン揺動媒長対称性による共通の起源を示唆しているのか？

主な発見

• 準二次元有機超伝導体は、電子-電子および電子-格子振動相互作用に起因する強い準粒子質量再正規化を示すフェルミ液体として良好に記述される正常状態の性質を示す。
• 準一次元材料は、輸送および光学測定からも観察されるように、スピン-電荷分離を特徴とするルッティンガー液体に類似した非フェルミ液体行動を示す。
• 高解像度測定にもかかわらず、実験的証拠は依然として分かれている：約半数の証拠が異方的d波対称性を支持するが、残りの半数はフェルミ面全体にわたる有限ギャップを示唆している。
• 準二次元系における比熱測定は、フェルミ面全体にわたる有限超伝導ギャップを示し、d波モデルと矛盾する。
• 分子配向の縮退および冷却速度依存の凍結に起因する内在的不純物は、電子的および弾性的性質に顕著な影響を及ぼし、異なる実験グループ間の不一致を説明する可能性を秘めている。
• 超伝導性と反強磁性秩序が共通の相境界で共存していることは、スピン揺動媒長対称性による共通の起源を示唆しているが、これはまだ証明されていない。