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層 状 有 機 超 伝 導 体 -(BDA-TTP) 2 SbF 6 における 次 元 クロスオーバーDimensional crossover in a layered organic superconductor -(BDA-TTP) 2 SbF 6筑 波 大 学 安 塚 周 磨 , 古 賀 弘 晃 , 山 村 泰 久 , 齋 藤 一 弥S. Yasuzuka, H. Koga, Y. Yamamura, and K. SaitoUniversity of Tsukuba物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 宇 治 進 也 , 薩 川 秀 隆 , 木 俣 基 , 寺 嶋 太 一S. Uji, H. Satsukawa, M. Kimata, and T. TerashimaNational Institute for Materials Science兵 庫 県 立 大 学 圷 広 樹 , 山 田 順 一H. Akutsu and J. YamadaUniversity of HyogoAbstract:-(BDA-TTP) 2 SbF 6 is a layered organic superconductor with relatively high transition temperature T c of 7.5 K. In orderto investigate the superconducting state of -(BDA-TTP) 2 SbF 6 , its interlayer resistance has been measured at magnetic fieldsup to 15 T and temperatures down to 1.5 K. The upper critical fields parallel and perpendicular to the conduction layer aredetermined and dimensional crossover from anisotropic three-dimensional behavior to two-dimensional behavior is found ataround 6 K. Below 6 K, the field angle dependence of the resistance shows a vortex lock-in transition, showing the highlytwo-dimensional characters of the superconductivity.Keywords: -(BDA-TTP) 2 SbF 6 ,organic superconductor, upper critical field, coherence lengthE-mail: yasuzuka@chem.tsukuba.ac.jp1. はじめに-(BDA-TTP) 2 SbF 6 は, 有 機 超 伝 導 体 の 中 では 比 較 的高 い T c = 7.5 K で 超 伝 導 転 移 を 示 す [1].BDA-TTP ドナー 分 子 を FIG. 1(a)に,-(BDA-TTP) 2 SbF 6 の 結 晶 構 造を FIG. 1(b)に 示 す. 結 晶 構 造 は 三 斜 晶 系 に 属 し,BDA-TTP ドナー 分 子 と SbF 6 アニオン 分 子 を 2:1 の 組成 で 含 む.BDA-TTP 分 子 上 の 最 高 被 占 有 軌 道 (HOMO)が 伝 導 帯 を 形 成 する.SbF 6 分 子 配 列 は 基 本 的 に 絶 縁 層と 考 えて 良 く,BDA-TTP 分 子 配 列 面 (ac 面 )が 伝 導 面 となる.バンド 計 算 で 求 められた-(BDA-TTP) 2 SbF 6 のフェルミ 面 を FIG. 1(c)に 示 す. 実 際 に 2 次 元 フェルミ 面の 存 在 が 量 子 振 動 の 実 験 で 確 かめられている [2].しかし,-(BDA-TTP) 2 SbF 6 の 超 伝 導 状 態 については, 上部 臨 界 磁 場 の 温 度 依 存 性 や 磁 場 方 位 依 存 性 の 測 定 が 行われてきたものの,この 系 における 超 伝 導 状 態 がジョセフソン 結 合 した 層 状 二 次 元 超 伝 導 体 として 振 る 舞 うのか,あるいは 異 方 的 な 三 次 元 超 伝 導 体 と 見 なせるのか, 結 論 を 得 るに 至 っていない [2, 3].本 研 究 では-(BDA-TTP) 2 SbF 6 の 超 伝 導 状 態 における 次 元 性 を 明 らかにするために, 磁 気 抵 抗 測 定 により上 部 臨 界 磁 場 の 異 方 性 ,およびジョセフソン 結 合 した層 状 二 次 元 超 伝 導 体 に 特 徴 的 なロックイン 相 転 移 の 有無 を 調 べた.2. 実 験 方 法-(BDA-TTP) 2 SbF 6 の 単 結 晶 試 料 は 電 解 結 晶 成 長 法により 作 製 された. 磁 気 抵 抗 の 磁 場 依 存 性 および 角 度依 存 性 の 測 定 では, 宇 治 グループの 17-T 精 密 超 伝 導 マグネット( 4 He VTI システム)と 二 軸 回 転 プローブを 用FIG. 1. (a) Structure of BDA-TTP donor molecule. (b) Crystalstructure and (c) Fermi surface of -(BDA-TTP) 2 SbF 6 .いて, 最 低 温 度 1.5 K, 最 高 磁 場 14.8 T の 低 温 強 磁 場下 で 交 流 四 端 子 法 により 面 間 磁 気 抵 抗 を 測 定 した.3. 実 験 結 果 と 考 察FIG. 2 に 面 間 磁 気 抵 抗 の 磁 場 依 存 性 を 示 す.ここで,(a)は 磁 場 を 伝 導 面 に 平 行 に,(b)は 磁 場 を 伝 導 面 に 垂 直に 印 加 した 時 の 結 果 である. 磁 場 を 伝 導 面 に 平 行 に 印加 した 場 合 には,T = 1.5 K での 上 部 臨 界 磁 場 が 12 T 以上 にも 達 するのに 対 し, 伝 導 面 に 垂 直 に 印 加 した 場 合には,2 T 程 度 である. 伝 導 面 に 垂 直 に 磁 場 を 印 加 した 場 合 には,ジョセフソン 結 合 した 層 状 二 次 元 超 伝 導体 に 特 徴 的 なコブ 状 の 抵 抗 異 常 が 明 瞭 に 観 測 される.- 17 -