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$$mu$$SRから眺めたPuCoGa$$_5$$の準粒子励起

Quasiparticle excitations in PuCoGa$$_5$$ probed by muon spin rotation

大石 一城; Heffner, R. H.; 髭本 亘 ; 伊藤 孝  ; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*

Oishi, Kazuki; Heffner, R. H.; Higemoto, Wataru; Ito, Takashi; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*

PuCoGa$$_5$$はPu化合物で初めて超伝導を示す物質として注目を集めている。この物質の超伝導転移温度は$$T_c$$=18.5Kと既存で同様のHoCoGa$$_5$$型結晶構造を持つCe-115系超伝導体に比べ、約1桁大きい値を示すことが特徴として挙げられる。本系の超伝導発現機構に関する研究は、理論及び実験の双方から行われており、理論からはスピン揺らぎ起源の超伝導であることが、また最近のNMR及び$$mu$$SRの結果から本系は$$d$$波超伝導体であることが示唆されている。また、$$^{239}$$PuCoGa$$_{5}$$では$$^{239}$$Puの$$alpha$$崩壊による自己照射効果のために-0.21K/月の割合で$$T_c$$が減少することが知られている。したがって、本超伝導体では自己照射によるaging効果を考慮する必要がある。われわれはこの超伝導体において、自己照射効果に対する超伝導秩序変数の知見を得るため、前回の$$mu$$SR実験で使用した単結晶試料(作成後25日の試料:試料1)と同じもの(作成後400日の試料:試料2)を用いて$$mu$$SR実験を行い、磁場侵入長の温度依存性及び磁場依存性を測定した。その結果、試料2では$$T_c$$が減少し、これまでに磁化率測定から報告されている結果と良い一致を示した。また興味深いことに、経時変化を示している試料2においても試料1と同様に、磁場侵入長が温度に線形な振る舞いを示すことが明らかとなった。このことは、自己照射効果により$$T_c$$には強い影響が現れているにもかかわらず、依然として$$d$$波超伝導体の特徴がみられることを示唆している。

The discovery of the first Pu-based superconductor PuCoGa$$_{5}$$ ($$T_c$$ = 18.5 K) demonstrates the rich and complex nature of Pu-based materials. The mechanism of the superconductivity in PuCoGa$$_{5}$$ is still under investigation, though recent experiments and theory suggest a magnetic origin. For example, the electronic structure of this material was investigated theoretically, and spin-fluctuation mediated superconductivity was suggested. NMR results also suggest that the superconducting order parameter of this Pu-based superconductor has d-wave symmetry. We note that Pu is a radioactive nucleus ($$^{239}$$Pu, $$T^{1/2}$$ = 24000 years), thus PuCoGa$$_{5}$$ suffers self-induced radiation damage. Previous $$mu$$SR results performed at 600 Oe in a 25-day old single crystalline sample show a linear temperature dependence for the muon spin relaxation rate $$sigma$$ ($$propto lambda^{-2}$$, $$lambda$$: magnetic penetration depth) for $$T/T_cle$$ 0.5, suggesting d-wave pairing symmetry. We have performed $$mu$$SR experimentes on the same sample after 400 days of aging in order to obtain more detailed information on the order parameter, i.e., T-dependence of $$lambda$$ at several magnetic fields, as well as the effects of aging. We found that Tc decreased from 18.5 K to 15 K for the 25-day and 400-day samples, respectively, yet the linear temperature dependence remains, consistent with a line of nodes (and suggesting d-wave pairing symmetry). These results indicate that the temperature dependence of $$lambda$$ does not depend on accumulated radiation damage over the span of time measured.

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