発表者
中間圭太郎清水研究室
指導教員
指導教官:清水 克哉
Title
Normal-state transport properties of Ba1-xKxBiO3 crystals
Abstract

Ba1-xKxBiO3 (BKBO) is famous as superconductor. BKBO exhibits the highest superconducting transition temperature Tc (Tc~30[K] for x~0.4) reported for any oxide superconductor not containing copper. In spite of extensive BKBO superconductor studies, the normal-state transport properties of BKBO are still unclear. So this group studied the normal-state transport properties of BKBO with a wide range of potassium compositions (0=<x=<0.62). And considered BKBO superconductivity with the normal-state transport poperties in mind. Although parent material BaBiO3 (BBO) has a monoclinic structure, BKBO system changes from a monoclinic to an orthorhombic structure then to a cubic structure in doping potassium. BKBO with small potassium content (0=<x<0.35) behaves smilar to a doping semiconductor without exhibiting superconductivity. In this potassium composition range, holes are majority carriers in the transport phenomena. When x exceeds a critical value (x~0.35), the system goes into a cubic superconducting phase with single metallic band. Transport phenomena nearby the phase boundary can be explained assuming the existence of two conducting channels that are made with metallic and semiconducting phase. Maximum Tc 30[K] was observed at x~0.4, where carrier density was at its maximum. Overdoping with potassium suppress superconductivity. In the metallic composition of x>0.45, transport properties seems to correlate with the phonon made with an energy distribution of 15-43[meV].

タイトル
Ba1-xKxBiO3結晶の常伝導状態輸送特性
概要

Ba1-xKxBiO3(BKBO)は超伝導体として有名な物質である。BKBOは銅酸化物を除いて報告されている酸化物超伝導体の中で最も高い超伝導転移温度(x~0.4でTc~30[K])を示す。BKBO超伝導体についてたくさんの研究がなされているにも関わらず、その常伝導状態輸送特性はまだ明らかではない。そこでこの研究グループはBKBOの常伝導状態輸送特性を広いカリウム濃度領域で調べ、それを考慮に入れて超伝導についての考察を行った。母物質のBBOは単斜晶構造をもつが、BKBO系はカリウムをドープしていくに従って単斜晶構造から斜方晶構造、立方晶構造へと変化する。カリウム濃度の小さいBKBO(0=<x<0.35)はキャリアドープ半導体のようにふるまい、超伝導も示さない。このカリウム濃度領域では、輸送特性としては正孔が多数キャリアである。xが適当な値(x~0.35)を越えたとき、この系は金属的バンド構造を持った立方晶超伝導相へ相転移する。この相境界付近での輸送特性は金属相と半導体相の2つの伝導チャンネルが存在していると考えれば説明することができる。Tcの最大値30[K]はキャリア密度が最大となるx~0.4で発見された。カリウムのオーバードープは超伝導を抑えていく。x>0.45の金属的な組成では、輸送特性は15-43[meV]に広がるエネルギーを持つフォノンと関連があるようだ。

Reference(s)