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구리산화물 고온초전도체의 표준상태 면내 수송특성의 현상학

전문가 제언: ○ 발견된 지 20년이 지난 구리산화물 고온초전도체(HTS)는 네 개 이상의 원소로 구성된 화합물이고, 층상구조로 인해 모든 물리적 특성이 강한 비등방성(anisotropy)을 갖는다. 기존의 페르미 액체이론과 란다우의 대칭파괴에 의한 상변환이론을 적용할 수 없다. 초전도체의 기본 메커니즘인 전하운반자의 쌍형성(pairing)에 대한 의견일치도 이뤄지지 않은 상황이다.

○ 초전도체의 특성을 이해하는 데 표준상태(normal state)의 물성이 중요한 역할을 한다. 초전도상태에 충분한 자기장을 가하면 결정구조나 여러 가지 물성을 바꾸지 않고도 표준상태로 만들 수 있기 때문이다. 저온초전도체의 예를 보더라도 표준상태의 파리미터를 가지고 초전도임계온도(Tc)의 예측이 가능하다.

○ 최근 ARPES, STM, 비탄성 중성자산란(INS)을 비롯한 각종 측정기술이 획기적으로 발달하였다. 이 기술들은 나노과학 및 나노기술의 발전과 궤를 같이하며 고온초전도를 비롯한 응집물질물리 연구에도 기여한다.

○ 이 논문에서는 구리산화물의 표준상태에서의 수송현상에 대한 새로운 측정결과를 기반으로 현상론적 이론을 개발하였다. 고온초전도체는 같은 족(family)이더라도 도핑의 종류에 따라 전자 또는 양공이 전하운반자가 되며, 도핑수준에 따라 Tc를 비롯한 물성이 달라진다. 따라서 수송현상이 많은 정보를 제공한다.

○ 비저항, 홀 효과, 자기저항 등의 수송현상을 온도 및 주파수의 함수로 측정함으로써 전하운반자의 종류, 상태밀도, 페르미 면(FS)의 특성을 알 수 있다. FS의 위치에 따른 준입자의 비등방성 산란과 높은 에너지에서 일어나는 산란율의 포화현상을 분석하여 수송현상의 실험결과와 잘 맞는다는 것을 확인하였다.

○ 성공적인 미시적 고온초전도체이론의 개발에는 많은 실험결과를 만족스럽게 설명할 수 있는 현상론의 개발이 우선되어야 한다는 역사적 교훈의 관점에서 본 논문이 의미가 있다고 평가한다.

저자: N E Hussey
자료유형: 학술정보