超伝導 と強磁性 の共存状 態の超伝導転移温度 の圧力係数

超伝導 と強磁性 の共存状 態の超伝導転移温度 の圧力係数

今 野 理 喜 男 晋, 畑 山 伸 訓 士,

Pressure coefficient of the superconducting transition temperature of the coexistent state between superconductivity and ferromagnetism

Rikio KONNO, Nobukuni HATAYAMA

Abstract: We investigate the pressure coefficient of the superconducting transition temperature of the coexistent state between superconductivity and ferromagnetism. The model Hamiltonian derived by Linder et al_ [1] is used within the mean field approximation about the eIectron-electron interaction. The numerical results of the pressure coefficient are provided in this paper. It is qualitatively consistent of the experimental data in UGe2.

Keyword pressure coefficient, superconducting transition temperature, ferromagnetic superconductor

1.導 入

強 磁 性 超 伝 導 体 のUGe2[2LUC⑪Ge[3],

URhGe[4,5】 の 発 見 以 来,強 磁 性 超 伝 導 体 の 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ て き た[6,7】.立 岩 ら は,UGe2に お い て,圧 力 下 で の 磁 性 の 研 究 を し た[8】, Pfleidererら は,MnSiの 圧 力 に 誘 導 され た 磁 気 的 転 移 の ク ロ ス オ ー バ ー を 調 べ た4[9】,最 近, ShopovaとU且unovは,ギ ン ツ ブ ル グ ー ラ ン ダ ウ の 自 由 エ ネ ル ギ ー に 基 づ い て,強 磁 性 超 伝 導 体 の キ ュ リー 温 度 と 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 依 存 性 を 現 象 論 敵 に 調 べ た 紅0].Huangら は,実 験 的 に FeSel・xT職 の 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 を 報 告 し た[111.麻 生 ら は,中 性 子 散 乱 の 実 験 デ ー タ か ら, ス トー ナ ー ギ ャ ッ プ の 圧 力 依 存 性 を 評 価 し た [12].

著 者 ら は,Linderら に よ っ て 導 か れ た ハ ミル トニ ア ン に 基 づ い て,平 均 場 近 似 の 範 囲 内 で 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 と キ ュ リ ー 温 度 の 圧 力 係 数 の 解 析 的 な 表 式 を 得 る こ と が で き た[13,14】.熱

力 学 的 な グ リ ュ ナ イ ゼ ン の 関 係 が 自 動 的 に 満 た さ れ る.し か し な が ら,ど の よ う に,超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 が 振 舞 う か は 解 明 さ れ て い な い.こ の 論 文 で は,超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 の 解 析 的 な 表 式 に 基 づ い て,数 値 計 算 を 行 う.た だ し,キ ュ リ ー 温 度'乃 は 超 伝 導 転 移 温 度 聡 σ よ り も 大 変 高 い と す る.7bは,フ ェ ル ミ温 度 乃 よ りず っ と 低 い と仮 定 す る.こ の 仮 定 は,UG劔 に お い て,妥 当 で あ る.

つ ぎ の セ ク シ ョ ン で は,ラ イ ン ノ ー ドを 持 つ 超 伝 導 ギ ャ ッ プ の 圧 力 係 数 と数 値 計 算 の 結 果 を 与 え る,こ れ は,UGe2に 適 用 さ れ る[15].セ ク シ ョ ン3で,得 ら れ た 結 果 を ま と め る.

2.ラ イ ン ノ ー ドを も つ 超 伝 導 ギ ャ ッ プ の 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数

この セ ク シ ョン で は,ラ イ ン ノー ドを 持 つ 超 伝 導 ギ ャ ップ の 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 と そ の 数 値 計 算 の 結 果 を与 え る.

ラ イ ン ノー ドを持 つ 超 伝 導 ギ ャ ッ プ の 超 伝 導 転 移 温 度 は 次 の よ うに 得 る こ とが で き る.

晋近 畿 大 学 工 業 高等 専門学 校

総 合 シ ステ ム工 学 科(共 通 教 育) 恥 σ=1.134Eoexp(‑2/c1十 』∬(乃 σ)) (1)

こ こ で,現 は 切 断 エ ネ ル ギ ー で あ る.cは 弱 結 合 定 数 で あ る.Mは 無 次 限 化 し た 磁 化 を 表 す.

乃o=鞠o/乃 で,野 は フ ェ ル ミ温 度 を 表 す.式 (1)を 圧 力Pで 微 分 す る こ と に よ り,超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 が 得 られ る.

0

鱗

♂ 、+礁 。)扉 1∂M(乃o)

十

超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 が 観 測 さ れ る な ら ば, 切 断 エ ネ ル ギ ー の 圧 力 係 数,弱 結 合 定 数 の 圧 力 係 数,磁 化 の 圧 力 係 数 を 見 積 も る こ と が で き る.

つ ぎ に,数 値 計 算 の 結 果 を 示 す.図1は,

∂(h1・134現)/∂P‑(2・0,1・0)x10‑6,1・0×1r71/Pa , 乃o/乃=3.Ox10‑6の 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 を 示 す.図1よ り,磁 化 の 圧 力 係 数 の 増 大 は, 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 の 増 大 へ 導 く.弱 結 合 定 数 の 圧 力 係 数 が 増 大 す る と,超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 が 増 大 す る.こ れ ら の 振 る 舞 い は,線 形 に な っ て い る.ま た,極 大,極 小 は 存 在 し な い.

こ の 結 果 と 実 験 デ ー タ と を 比 較 す る.立 岩 ら に よ る 実 験 デ ー タ[8]よ り,超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数 は,約10‑8K/Paで あ る.も し,野=10000K

な ら ば,∂M(乃o)/∂P幻1r91/Pa,∂c/∂P駕1r9

1/Paと な る.こ れ ら の 結 果 は,定 性 的 に 実 験 デ ー タ と 矛 盾 が な い.

3.ま と め

ここ ま で,強 磁 性 超 伝 導 体 にお け る,ラ イ ン ノ ー ドを持 つ 超 伝 導 ギ ャ ップ の超 伝 導 転 移 温 度 の圧 力 係 数 を調 べ て き た.数 値 計 算 の 結 果 よ り,得 られ た ラ イ ン ノー ドを持 つ 超 伝 導 ギ ャ ップ の超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力係 数 が 定性 的 にUGe2の 実 験 デ ー タ と一 致 す る こ とを 見 出 した.こ れ らの結 果 よ り,超 伝 導 転 移

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図1.強 磁 性 超 伝 導 体 の ラ イ ン ノ ー ドを 持 つ 超 伝 導 ギ ャ ッ プ の 超 伝 導 転 移 温 度 の 圧 力 係 数.こ こ で,そ れ ぞ れ ∂(h11・134Eo)/∂P漏 (2・0,1・0)×10{6,1.0×10}71/Paで あ る.ま た,聴o/乃=

3.0×10一6で あ る.

温度 の圧 力係 数 か ら,磁 化 の圧 力 係 数 と弱結 合 定数 の圧 力 係 数 を評 価 す る こ とが 可 能 に な った.

4.謝 辞

我 々 は,YTakahashi,M.Kannoに 感 謝 す る.

参 考 文 献

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