Frustration effect and Kitaev interaction in honeycomb Kondo lattice compounds

蜂窝状近藤晶格化合物中的挫败效应和Kitaev相互作用

基本信息

批准号：
21K03473
负责人：
高畠敏郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hiroshima University
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

项目摘要

Ceイオンがハニカム格子を組むCePt6Al3は重い電子的挙動を示し，そのPtを同族元素のPdで5%置換すると反強磁性転移が発現することを我々は先に見出した。本研究では，この系における磁気的フラストレーションの役割を明らかにすることを目的とした。CePt6Al3に5d正孔/電子をドープするために，周期表でPtの左右に位置するIr/Auで置換し，4f正孔をドープするために，CeをLaで部分置換した試料を作製した。Ir/Au置換によって近藤温度は上下したが，固溶限まで置換しても磁気転移は現れなかった。この結果はPd置換による磁気秩序は，近藤効果の抑制ではなく， Ceハニカム格子の磁気フラストレーションが弱められた為であることを意味している。常圧で磁気臨界点近傍に位置すると期待されたPd(x=0.024)の単結晶について，分担者の梅尾は，比熱測定で比熱係数C/Tの低温での発散傾向を確かめ，ハニカム面に垂直方向に一軸圧を印加して交流比熱を測定する準備を進めた。研究協力者の北川はCe(Pt1-xPdx)6Al3のAl核の核磁気共鳴実験を行い，スピン緩和率の温度依存性がx=0での重い電子系の挙動からx>0.1では反強磁性秩序の挙動に変化することを見出した。研究協力者のD.T. Adrojaはx=0.2, 0.3の中性子回折実験を行ったが，磁気秩序に対応するBragg回折ピークは観測されなかったため，秩序モーメントが小さいと考察した。スピンS = 7/2をもつGdがハニカム格子を組むGdPt6Al3の単結晶を育成し，その磁性を調べた。Tm = 7.4 K以下での反強磁性的秩序状態での磁化は，磁場をハニカム面内に印加したとき，小さな自発磁化を示した。これは，スピンが，ジャロシンスキー・守谷(DM)相互作用によってわずかに傾いたためであると解釈した。結晶が反転対称を有するにも拘わらず，DM相互作用がはたらく原因は，面内で隣接する二つのGdイオンの中点で反転対称が無く，２回回転軸を有するためであると考察した。

我们之前发现CePt6Al3（其中Ce离子形成蜂窝晶格）表现出重电子行为，并且用同族元素Pd代替其5％的Pt会引起反铁磁转变。本研究的目的是阐明磁挫败在该系统中的作用。为了用 5d 空穴/电子掺杂 CePt6Al3，将元素周期表中位于 Pt 左右两侧的 Ir/Au 替换，并且为了掺杂 4f 空穴，制备了其中 Ce 被掺杂的样品。部分被La取代。尽管近藤温度因Ir/Au取代而升降，但即使取代达到固溶度极限，也没有出现磁转变。这一结果意味着Pd取代引起的磁序并不是由于近藤效应的抑制，而是由于Ce蜂窝晶格中磁挫败的减弱。对于常压下预计位于磁临界点附近的 Pd 单晶（x = 0.024），合著者 Umeo 通过比热证实了比热系数 C/T 在低温下发散的趋势测量，发现蜂窝表面制备通过在垂直方向施加单轴压力来测量交流比热。研究合作者北川对Ce(Pt1-xPdx)6Al3中的Al原子核进行了核磁共振实验，发现自旋弛豫率的温度依赖性从x=0时的重电子系统行为转变为x>0.1时的反铁磁性。我们发现行为发生有序的变化。研究合作者D.T. Adroja在x=0.2和0.3时进行了中子衍射实验，但由于没有观察到磁级对应的布拉格衍射峰，因此他认为级矩很小。我们生长了 GdPt6Al3 单晶，其中自旋 S = 7/2 的 Gd 形成蜂窝晶格，并研究了其磁性。当在蜂窝表面内施加磁场时，低于 Tm = 7.4 K 的反铁磁有序状态的磁化表现出较小的自发磁化。我们将此解释为由于 Jarosinski-Moriya (DM) 相互作用而导致自旋稍微倾斜。我们认为，即使晶体具有反演对称性，DM相互作用仍然起作用的原因是平面上两个相邻Gd离子之间的中点不存在反演对称性，并且存在2倍旋转轴。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

High-field magnetization and magnetoresistance of the honeycomb Kondo lattice alloys Ce(Pt1-xPdx)6Al3

蜂窝状近藤晶格合金Ce(Pt1-xPdx)6Al3的高场磁化强度和磁阻

DOI：
10.1088/1742-6596/2164/1/012033
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Physics: Conference Series
影响因子：
0
作者：
R. Oishi;A. Miyake;M. Tokunaga;Y. Shimura;K. Umeo;T. Onimaru;T. Takabatake
通讯作者：
T. Takabatake

University of Johannesburg(南アフリカ)

约翰内斯堡大学（南非）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ハニカム格子化合物GdPt6Al3の傾角反強磁性秩序

蜂窝晶格化合物 GdPt6Al3 中的倾斜反铁磁序

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡辺竜也;渡辺忠孝;Tetsuya Yamamoto;大石遼平，志村恭通，梅尾和則，鬼丸孝博，高畠敏郎
通讯作者：
大石遼平，志村恭通，梅尾和則，鬼丸孝博，高畠敏郎

Crossover from Kondo semiconductor to metallic antiferromagnet with 5d-electron doping in CeFe2Al10

从近藤半导体到 CeFe2Al10 中 5d 电子掺杂的金属反铁磁体的交叉

DOI：
10.1103/physrevb.104.144405
发表时间：
2021
期刊：
Phys. Rev. B
影响因子：
0
作者：
R. Tripathi;D. T. Adroja;M. R. Lees;A. Sundaresan;S. Langridge;A. Bhattacharyya;V. K. Anand;D.D. Khalyavin;J. Sannigrahi;G. Cibin;A. D. Hiller;R. I. Smith;H. C. Walker;Y. Muro;T. Takabatake
通讯作者：
T. Takabatake

High-field magnetization and magnetoresistance of the honeycomb Kondo lattice compound Ce(Pt1-xPdx)6Al3

蜂窝状近藤晶格化合物Ce(Pt1-xPdx)6Al3的高场磁化强度和磁阻