High-pressure study of novel quantum phases via thermal properties

通过热性质对新型量子相进行高压研究

• 批准号: 21K03442
• 负责人: 松林 和幸
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03442/
• 关键词: 高圧力; 熱電特性; 量子臨界; 熱測定; 超伝導; 磁性; 多極子; 四極子; 重い電子系超伝導; 量子臨界現象; 近藤効果; 熱電能; 比熱

本研究では希土類元素を内包したかご状構造をとる1-2-20系物質に対して、多重極限環境下(高圧力・高磁場・極低温)における物性測定技術を駆使することにより、スピンや軌道、価数自由度のゆらぎによって生じる新奇な量子相や超伝導相の解明を目指している。具体的な研究対象物質の1つである四極子秩序を示すPrV2Al20においては、高圧力下で発現する超伝導に関する試料依存性が問題となっていたが、同一試料での電気抵抗、交流磁化率の同時測定を行うことにより、圧力相図の作成と超伝導バルク性の検証を行った。その結果、反強四極子秩序が低温へと抑制され、超伝導発現によるゼロ抵抗を示す圧力領域においても、交流磁化率測定における反磁性シグナルが観測されないことがわかった。興味深いことに、これと類似した振る舞いは、反強磁性量子臨界点近傍で重い電子超伝導を示す典型物質であるCeRhIn5でも報告されているが、同物質では反強磁性が完全に消失した領域ではバルク超伝導となり、明瞭な比熱異常が観測されることがわかっている。PrV2Al20においても同様の観点から、より高い圧力域における研究の必要性が認識された。本年度は当初予定していた研究課題に加えて、Yb系化合物の熱電特性の圧力効果にも着目した研究を展開した。YbRh2Zn20の純良単結晶試料においては、従来の報告よりも高い熱電性能指数を示すことを見出していたが、さらに電気抵抗および熱電能の圧力効果について調べたところ、この系を特徴づける近藤温度と出力因子の相関が明らかとなった。また、近藤温度の大きさが大きく異なるYbCo2Zn20における実験結果との比較により、幅広いパラメータ領域での系統的な理解につながった。

在这项研究中，我们将利用多种极端环境（高压、高磁场和极低温）下的物理性质测量技术来研究自旋，旨在阐明由于轨道涨落而产生的新型量子相和超导相。和价态自由度。作为特定研究对象材料之一的具有四极级序的 PrV2Al20，在高压下发生的超导性的样品依赖性一直是一个问题，通过同时测量 ，我们创建了压力相图并验证了超导性的体特性。 。结果发现，即使在反强四极有序被抑制到低温且由于超导性的发展而观察到零电阻的压力区域中，在交流磁化率测量中也没有观察到抗磁信号。有趣的是，在CeRhIn5中也报道了类似的行为，这是一种在反铁磁量子临界点附近表现出重电子超导性的典型材料，但在反铁磁性完全消失的区域，已知会发生体超导性并观察到明显的比热异常。对于 PrV2Al20，从类似的角度认识到需要在更高压力范围内进行研究。今年，除了原计划的研究课题外，我们重点研究了压力对镱基化合物热电性能的影响。我们发现YbRh2Zn20的纯单晶样品表现出比之前报道的更高的热电品质因数，但是当我们进一步研究压力对电阻和热电势的影响时，我们发现表征该系统的近藤温度和功率之间的相关性因素之间的关系变得清晰起来。此外，通过与近藤温度显着不同的 YbCo2Zn20 的实验结果进行比较，可以在较宽的参数范围内系统地理解。

项目成果

2Dファンデルワールス結晶CrSiTe3の高圧下超伝導と磁性

二维范德华晶体CrSiTe3的高压超导性和磁性

• 发表时间: 2023
• 作者: 平岡奈緒香;荒井悠太郎;松林和幸;北川健太郎;高木英典
• 通讯作者: 高木英典

Interplay between Quadrupolar and Magnetic Interactions in 5d1 Double Perovskite Ba2MgReO6 under Pressure

压力下 5d1 双钙钛矿 Ba2MgReO6 中四极和磁相互作用之间的相互作用

• DOI: 10.7566/jpsj.91.013702
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Phys. Soc. Jpn.
• 作者: Hiroto Arima;Yoshiaki Oshita;Daigorou Hirai ;Zenji Hiroi ;and Kazuyuki Matsubayashi
• 通讯作者: and Kazuyuki Matsubayashi

層状構造を有するナローギャップ半導体における圧力誘起超伝導

层状结构窄带隙半导体中的压力诱导超导

• 发表时间: 2022
• 作者: Ishioka Kunie;Tadano Terumasa;Yanagida Masatoshi;Shirai Yasuhiro;Miyano Kenjiro;松林和幸
• 通讯作者: 松林和幸

高圧力下における重い電子系物質YbT2Zn20(T=Co，Rh)の熱電能

重电子材料YbT2Zn20（T=Co、Rh）高压下的热电势

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木雄大;辺土正人;上床美也;松林和幸
• 通讯作者: 松林和幸

Crystal and electronic structures of BiS2-based compounds Sr0.5X0.5FBiS2 (X=rare earth) under pressure: Correlation with the change in the superconductivity from unconventional to conventional

BiS2基化合物Sr0.5X0.5FBiS2（X=稀土）在压力下的晶体和电子结构：与超导性从非常规到常规的变化的相关性

• DOI: 10.1103/physrevb.106.205122
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yamaoka Hitoshi;Yamashita Aichi;Nakahira Yuki;Ochi Masayuki;Kuroki Kazuhiko;Arima Hiroto;Matsubayashi Kazuyuki;Ishii Hirofumi;Hiraoka Nozomu;Mizuguchi Yoshikazu
• 通讯作者: Mizuguchi Yoshikazu