LF-muon SR studies of the vortex state in Bi2Sr2CaCu2O(x)

Abstract

It is important to measure a characteristic time of the flux line motion in the vortex liquid state of high-temperature oxide superconductors. However, TF-mu(+) SR (Transverse Field positive muon Spin Relaxation) method is not able to determine whether the origin of the transverse mu(+) spin depolarization is due to static inhomogeneity of internal magnetic fields or due to the dynamic fluctuations. The transverse component of internal magnetic fields in Bi2Sr2CaCu2O(x) (Bi-2212) in the vortex state has been calculated in the magnetic fields of 0.03 T and 0.05 T that are applied perpendicular to c-plane at various temperatures by computer simulation, assuming that the pancake vortices are static. The average internal magnetic fields of 4x10(exp -4) - 10 x 10(exp -4) T transverse to the external magnetic field have been obtained. If there might exist this magnitude of transeverse field component, it can be detected by LF (Longitudinal Field)-mu(+) SR method as an exponential damping of mu-e decay asymmetry. Thus, LF-mu(+) SR measurement has been performed for a single crystal of doped Bi-2212 (critical temperature T(sub c) = 83 K). The time evolution of the muon spin polarization is shown under a LF of 200 G at 100 K (normal phase) and 60 K (superconducting phase). No significant difference between each data has been observed. These results imply that the time scale of dynamics of vortex is out of the time range of present measurements or entanglement of each flux line is much smaller than that of the expectation.

高温酸化物超伝導体の渦液体状態における磁束線運動の特性時間を測定することは重要である。しかしながら、TF-μ(+)SR(横磁場-正ミューオンスピン緩和)法は、横μ(+)スピン減極の起源が内部磁場の静的不均一性によるか動的ゆらぎによるかを決定できない。パンケーキ型の渦は静的であると仮定して、計算機シミュレーションによりいろいろな温度でc面に垂直に付加した0.03Tと0.05T磁場中の渦状態におけるBi2Sr2CaCu2O(x)(Bi-2212)の内部磁場の横成分を計算した。外部磁場に横方向の平均内部磁場4?10×10(exp -4)Tを得た。この大きさの横磁場成分が存在すると、それはμ-e崩壊非対称性の指数的減衰としてLF(縦磁場)-μ(+)SR法により検出できる。そこで、ドープしたBi-2212(臨界温度T(sub c)=83K)単結晶でLF-μ(+)SR測定を行った。100K(常伝導相)と60K(超伝導相)で、200GのLF下でミューオンスピン偏極の時間発展を示した。各データ間には有意な差は観測されなかった。この結果は,渦動力学の時間スケールが現測定の時間範囲外のものであるか、各磁束線のからみあいが予想よりもっと小さいことを示唆している。