Superconducting order parameter and uniaxial-pressure induced magnetic order in layered ruthenium oxide

层状氧化钌中的超导有序参数和单轴压力感应磁有序

基本信息

批准号：
21H01033
负责人：
菊川直樹
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

本研究「層状ルテニウム酸化物の超伝導秩序変数と一軸圧力誘起の磁気秩序」の目的は，強相関電子系の典型物質であるSr2RuO4の超伝導秩序変数の決定につなげることである．最近，Sr2RuO4の非従来型超伝導状態は，われわれの育成した高品質試料において超伝導転移温度以下でスピン磁化率が減少したことから，スピン一重項状態が実現していることが明らかになった．このことは，Sr2RuO4の超伝導秩序変数について，四半世紀ぶりに再考を促すこととなった．一軸圧力下での実験により，ミューオンスピン緩和実験から，超伝導転移温度と時間反転対称性を破る温度の分離を明確に観測した．また，さらなる1 GPa以上の一軸圧力下で磁気秩序も発見した．一方，比熱測定からはそのような分離が見えてはいない．これらの結果について，今後整合性のある解釈・さらなる研究を進める予定である．2021年度では，研究の根幹をなす結晶育成についても進展できた．Sr2RuO4の本質的な超伝導を観測するには，不純物を徹底的に抑制する必要がある．また，系統的な研究のためには，大型の結晶を得る必要もある．浮遊帯域法での結晶育成について従来の二層型フィラメントにかわる，単層型フィラメントのハロゲンランプの開発に成功した．それにより安定した溶融帯を得ることができた．結果として最大12cmまでの高品質結晶を得られた．この改良ランプは姉妹物質であるCa3Ru2O7の育成にも適応でき，磁気熱量効果から，最近発見した新規磁性相について，熱力学的な相であることを決定づけた．また，磁気熱量効果を用いることで近似結晶における磁気エントロピー変化を初めての評価し，Sr2RuO4 の研究をもとに研究の幅を大きく広げた．今後，これらの成果をもとに，Sr2RuO4 の超伝導対称性の決定ついて，共同研究を含め，多様な研究を展開する予定である．

这项“层状氧化钌中的超导序变量和单轴压力感应磁序”研究的目的是确定Sr2RuO4（强相关电子系统的典型材料）的超导序变量。最近，我们发现，Sr2RuO4 的非常规超导态是自旋单线态，在我们生长的高质量样品中，自旋磁化率降低到超导转变温度以下。这促使人们在四分之一个世纪以来首次重新考虑 Sr2RuO4 的超导有序参数。通过单轴压力下的实验，我们清楚地观察到超导转变温度与μ子自旋弛豫实验中打破时间反转对称性的温度之间的分离。我们还发现单轴压力高于 1 GPa 时的磁有序性。另一方面，从比热测量中看不到这种分离。我们计划未来对这些结果进行一致的解释和进一步的研究。 2021年，我们在晶体生长方面也取得了进展，这是我们研究的基础。为了观察Sr2RuO4的本质超导性，必须彻底抑制杂质。此外，为了进行系统研究，需要获得大晶体。我们成功开发出单层灯丝卤素灯来替代传统的双层灯丝，用于采用浮区法进行晶体生长。结果，可以获得稳定的熔融区。结果，获得了长度达12cm的高质量晶体。这种改进的灯还可以应用于其姊妹材料Ca3Ru2O7的生长，并且从磁热效应确定最近发现的新磁性相是热力学相。此外，我们利用磁热效应，首次评估了近似晶体中的磁熵变，极大地拓展了我们在Sr2RuO4研究基础上的研究范围。未来，基于这些成果，我们计划开展各种研究，包括联合研究，以确定Sr2RuO4的超导对称性。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetoentropic Signatures of the Textured Metamagnetic Phase of an Antiferromagnetic Polar Metal: Ca3Ru2O7

反铁磁极性金属 Ca3Ru2O7 织构变磁相的磁熵特征

DOI：
10.7566/jpsj.90.103704
发表时间：
2021
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Naoki Kikugawa;Dmitry A. Sokolov;Chanchal Sow;Yoshiteru Maeno;and Andrew Peter Mackenzie
通讯作者：
and Andrew Peter Mackenzie

Magnetocaloric effect in ferromagnetic 1/1 quasicrystal approximants Au64Al22R14 (R = Gd, Tb, and Dy)

DOI：
10.1016/j.jallcom.2021.160669
发表时间：
2021
期刊：
Journal of Alloys and Compounds
影响因子：
6.2
作者：
N. Kikugawa;T. Hiroto;A. Ishikawa;Shintaro Suzuki;H. Sakurai;R. Tamura
通讯作者：
N. Kikugawa;T. Hiroto;A. Ishikawa;Shintaro Suzuki;H. Sakurai;R. Tamura

High-sensitivity heat-capacity measurements on Sr2RuO4 under uniaxial pressure

DOI：
10.1073/pnas.2020492118
发表时间：
2021-03-09
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Li, You-Sheng;Kikugawa, Naoki;Mackenzie, Andrew P.
通讯作者：
Mackenzie, Andrew P.

Single-Crystal Growth of Sr2RuO4 by the Floating-Zone Method Using an Infrared Image Furnace with Improved Halogen Lamps