Influence of self-irradiation on the magnitude of the superfluid density in PuCoGa probed by muon spin rotation

ミュオンスピン回転法を用いたPuCoGa超伝導体の超伝導電流密度に対する自己照射効果

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

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

PuCoGaはKの超伝導体として知られている。本系の特徴として、Puの崩壊により自発的に試料内に欠陥を作成する自己照射効果のため、超伝導転移温度が経時変化とともに減少することが報告されている。われわれは試料作成から25日及び400日経過した同一単結晶試料を用いてSR実験を行い、磁場侵入長(1/, は超伝導電流密度)の温度依存性を観測した。その結果、作成後25日の試料に比べ、約400日経った試料では自己照射効果によりは約20%減少した一方で、超伝導電流密度は約70%も減少することがわかった。不純物によるの減少を予測したAbrikosov-Gorkov(AG)理論によれば、が70%減少した場合、は約50%減少することが期待されるが、PuCoGaではの減少は20%に抑制された。Franzらによれば、このの抑制はコヒーレンス長が不純物間距離に比べ短い場合に生じることが理論的に予測されている。このモデルを用いての温度依存性を計算した結果、実験結果を非常によく再現することから、PuCoGaではnmと短いコヒーレンス長がこのの抑制に寄与していると考えられる。

PuCoGa has attracted much interest because it is the first Pu-based superconductor, having an order of magnitude higher transition temperature K than the isostructural heavy fermion superconductor CeCoIn (K). The mechanism of the superconductivity in PuCoGa is still under investigation, though recent experiments and theory suggest a magnetic origin. A unique aspect of this compound is the self-irradiation damage because Pu (Pu, = 24,000 years) creates lattice defects which scatter electrons and, hence, break superconducting pairs. In order to elucidate the magnitude and temperature dependence of the magnetic penetration depth , we have performed SR measurements in the same PuCoGa single crystals after 25 and 400 days of aging. We found that decreased from 18.5K to 15K for the aged sample, yet a quasi-linear temperature dependence was found for the low-temperature in both the fresh and aged sample, consistent with -wave pairing symmetry. The magnitude of the muon spin relaxation rate in the aged sample, , where and are the superfluid density and the effective mass, respectively, is reduced by about 70% compared to fresh sample. This indicates that the scattering from self-irradiation induced defects is not in the limit of the conventional Abrikosov-Gor'kov pair-breaking theory, but rather in the limit of short coherence length (about 2nm in PuCoGa) superconductivity.