Magnetic properties of the overdoped superconductor LaSrCuO with and without Zn impurities

過剰ドープされた高温超伝導体LaSrCuOの、Zn不純物を含むまたは含まない場合の磁気的性質

脇本 秀一  ; Birgeneau, R. J.*; Kagedan, A.*; Kim, H.-K.*; Swainson, I.*; 山田 和芳*; Zhang, H.*

Wakimoto, Shuichi; Birgeneau, R. J.*; Kagedan, A.*; Kim, H.-K.*; Swainson, I.*; Yamada, Kazuyoshi*; Zhang, H.*

過剰に電荷担体(ホール)を導入したLaSrCuOについて、非磁性不純物であるZnを少量Cuサイトに置換した試料と、Zn不純物を含まない試料を用いて、磁化測定と中性子非弾性散乱実験を行った。磁化測定の結果から、Zn不純物を含まない試料で、あるしきい値を超えて電荷担体が導入されると、常磁性的なキュリー項が現れることを示した。Zn置換した試料との比較から、このキュリー項はZn置換の場合と同様、何らかの理由で反強磁性的相関が局所的に断ち切られることによることがわかった。中性子散乱の結果からは、Zn置換した試料では、Znを含まない試料に比べ、動的反強磁性相関が強くなることがわかった。これらの結果は、過剰ドープ領域の試料が反強磁性相関を伴う超伝導相と、常磁性的相関を持つフェルミ液体相への微視的相分離を示すためと考えられる。

The magnetic properties of the Zn-substituted overdoped high- superconductor LaSrCuO (LSCO) have been studied by magnetization measurements and neutron scattering. Magnetization measurements reveal that for Zn-free samples with a Curie term is induced implying the existence of local paramagnetic moments. A comparison of the Curie behaviour between Zn-doped and Zn-free samples signifies a general competitive relationship between the superconductivity and the induced paramagnetic moment. Neutron scattering measurements show that Zn-substitution in overdoped LSCO anomalously enhances the inelastic magnetic scattering spectra around the position, peaking at meV. These facts are discussed on the basis of a "swiss-cheese" model of Zn-substituted systems as well as a microscopic phase separation scenario in the overdoped region indicated by muon-spin-relaxation measurements.