逆ペロブスカイト酸化物超伝導体Sr3−xSnOをミューオンスピン回転(μSR)という手法で測定したところ、ほかの超伝導体に比べて磁場侵入長が異常に長いことが明らかになりました。 Sr3−xSnOは、2016年に当研究室で発見された超伝導体です。逆ペロブスカイト酸化物では初めての超伝導体であり、トポロジカル超伝導の可能性が理論的に提案されています。超伝導状態の性質を詳しく調べるため、私たちはμSR実験を行いました。μSRとは、試料に磁場をかけた状態でスピンがそろったミューオン(μ粒子)を照射し、スピンがばらけていく時間を測定する手法です。磁場下ではスピンが歳差運動するので（止まりかけのコマが倒れる前に大きくぐるぐると回るのと同じ現象）、時間とともにスピンの向きを測定すると、このページトップの図のような振動が観測されます。図の横軸が時間で、縦軸の非対称度が正の時にスピンが前向き、負の時にスピンが後ろ向きなことを意味しています。超伝導状態では磁束が量子化されるため、試料の場所によって微妙に磁場の大きさが異なります。そのためそれぞれのミューオンが異なる周期で歳差運動することで、全体としては歳差運動の振幅が減少していくように見えます。ページトップの図では、超伝導転移温度以上の7 Kで得られた赤色のデータでは振幅が変化していないのに対し、転移温度以下の1.6 Kで得られた青色のデータでは時間とともに振幅が減少しています。 「どれだけ速く振幅が減少するか」を温度を変えながら測定したのが下の図です（横軸が温度、縦軸のσが減少の速さ）。超伝導転移温度である5 Kあたりから減少が速くなっているのが分かります。この結果から、Sr3−xSnOの超伝導がバルク由来であること（試料の大部分が超伝導になっていること）がわかりました。 振幅の減少の速さは磁束の太さ、つまり磁場侵入長と関係しています。今回のμSR実験から、Sr3−xSnOの磁場侵入長はおよそ320 nm以上と見積もられました。5 Kという転移温度を考慮すると、この磁場侵入長はほかの超伝導体よりも長いです。磁場侵入長が長いということはキャリア密度が小さいことを意味しているので、Sr3−xSnOは「キャリアは少ないくせに転移温度が5 Kもある超伝導体」と言えます。 論文は下のLinksからダウンロードいただけます。研究者でない方などのPhysical Review B誌を購読していない方は、京都大学学術情報リポジトリ 紅をご利用ください。 論文情報
