Fermi surface study under ultra high pressure up to 10 GPa by quantum oscillation effect

利用量子振荡效应在高达 10 GPa 的超高压下进行费米表面研究

基本信息

批准号：
21K03470
负责人：
菅原仁
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kobe 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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPなどの、特異な超伝導や金属状態を示す量子臨界圧力近傍での電子状態を明らかにすることを目的としている。そのために、これまで実験が困難なために行われてこなかった10 GPa級超高圧下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動効果測定を可能にし、これらの物質の量子臨界点近傍でのフェルミ面やサイクロトロン有効質量を観測することにより、その電子状態の特徴を実験的に捉え、多極子相互作用や磁気相互作用との相関を明らかにすることを目指している。さらにこの研究により多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開を期待している。本年度は、前年度に引き続き、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの設計作製などの装置開発を行いながら、研究対象となる物質の純良結晶育成や新物質探索を行った。具体的には、装置開発では静水圧下での量子振動効果測定装置としてキュービックアンビルセル用の検知コイルおよび変調磁場コイルの設計試作を行った。試料作製に関しては、価数揺動物質であり超伝導を示すCeIr2の純良単結晶化に成功し、フランス・グルノーブルの強磁場施設や東北大学金属材料研究所の共同利用により、これまで観測されていなかったdHvA振動を新たに観測することに成功した。また、近藤半導体のCeFe2Al10の純良単結晶を用いて高圧下dHvA効果に初めて成功し、その電子状態の圧力変化を明らかにした。さらに、高圧下で量子臨界点を持つ候補物質を多く合成し、電気抵抗、磁化、比熱測定などからその基本物性を明らかにした。また、得られた研究成果について第29回低温国際会議(LT29)で2件、日本物理学会などの国内学会等で12件の研究発表を行い、英文学術誌に7報発表した。

这项研究的目的是澄清材料的电子态，例如表现出多极有序的 PrTi2Al20 和表现出螺旋磁性的 MnP，在量子临界压力附近表现出不寻常的超导性和金属态。由于这个原因，直到现在还没有进行实验，因为它们很困难10。能够测量GPa级超高压下的德哈斯-范阿尔芬（dHvA）效应、舒布尼科夫-多哈斯（SdH）效应等量子振荡效应，以及近场费米面和回旋加速器有效质量。通过观察这些材料的量子临界点，我们的目的是通过实验了解它们的电子态的特征，并阐明它们与多极相互作用和磁相互作用的相关性。此外，我们希望这项研究能够引导人们寻找由多极涨落介导的新型超导材料。今年，继去年的基础上，我们进行了设计和制造最适合各种压力传感器的检测线圈和调制磁场线圈等设备开发，同时还培养了研究物质的纯晶体并寻找新物质。具体来说，在设备开发中，我们设计并制作了用于立方砧室的检测线圈和调制磁场线圈的原型，作为测量静水压力下量子振动效应的装置。在样品制备方面，我们通过联合使用法国格勒诺布尔的强磁场设备和东北大学材料研究所，成功制备了具有超导性的价态振荡物质CeIr2的纯单晶。我们成功地生产了Celr2单晶，这是一种价态振荡物质，并表现出超导性，我们成功地观察到了以前不存在的dHvA振荡。此外，我们利用近藤半导体的纯CeFe2Al10单晶首次成功实现了高压下的dHvA效应，并阐明了其电子态的压力变化。此外，我们在高压下合成了许多具有量子临界点的候选材料，并通过电阻、磁化强度和比热的测量阐明了它们的基本物理性质。在第29届国际低温会议（LT29）上发表研究报告2篇，在日本物理学会等国内会议上发表研究报告12篇，在英文学术期刊上发表论文7篇。

项目成果

期刊论文数量（44）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetic and transport properties of a new ferromagnetic orthorhombic compound CePtAl2

新型铁磁斜方化合物CePtAl<sub>2</sub>的磁性和输运特性

DOI：
10.1088/1742-6596/2164/1/012036
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Hayashi; E. Matsuoka; H. Sugawara; T. Sakurai;H. Ohta
通讯作者：
H. Ohta

PrIr2の単結晶育成と低温物性

PrIr2的单晶生长和低温性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大政和之; 菅原仁; 松岡英一; 真砂全宏; 小手川恒; 藤秀樹; 播磨尚朝; 櫻井敬博; 太田仁; 仲村愛; 本間佳哉; 青木大
通讯作者：
青木大

強磁性を示す新しい直方晶化合物CePtAl2の低温物性

具有铁磁性的新型矩形化合物 CePtAl2 的低温物理性质

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
林英利; 松岡英一; 菅原仁; 櫻井敬博; 太田仁
通讯作者：
太田仁

Noncollinear spin structure with weak ferromagnetism in NbMnP

NbMnP 中具有弱铁磁性的非共线自旋结构

DOI：
10.1103/physrevb.104.174413
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3.7
作者：
Matsuda Masaaki;Zhang Depei;Kuwata Yoshiki;Zhang Qiang;Sakurai Takahiro;Ohta Hitoshi;Sugawara Hitoshi;Takeda Keiki;Hayashi Junichi;Kotegawa Hisashi
通讯作者：
Kotegawa Hisashi

磁気トルク測定によるCeOs4Sb12の秩序状態の研究

磁扭矩测量研究CeOs4Sb12有序态