クラスター拡張多極子秩序の微視的検証と開拓

簇扩展多极排序的微观验证与发展

基本信息

批准号：
20K03845
负责人：
神戸振作
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03845/
关键词：
隠れた秩序重い電子系 NQR NMR 多極子秩序拡張多極子 μSR

项目摘要

拡張多極子秩序は多原子や多軌道で構成される新しいタイプの電子系秩序である。拡張多極子秩序が実証されれば、多極子秩序の探索領域と多様な磁気秩序の可能性が飛躍的に広がり、電子物性研究に新たな領域が開かれる。拡張多極子秩序状態は強相関系特有の新しい状態であり、巨大異常ホール効果発現の指標にもなると期待され、スピントロニクス等への応用でも注目されている。拡張多極子秩序では非局所的な秩序が現れているため、磁性イオン自身の局所的情報だけではその秩序を検証できない。強相関 5f 電子系では、電子相関、スピン軌道相互作用、局在/遍歴競合が複合してもたらす多様な新奇電子状態を示す化合物が次々と発見されている。これらの新奇状態の解明は新しい物理の創出に繋がるため、大きな注目を集めている。そのなかでも URu2Si2 は特異な例である。この化合物は、異方的超伝導体であると同時に17Kで或る秩序相に相転移する。しかし、多くの測定手法を用いた膨大な実験的研究にもかかわらず、未だにこの秩序相の秩序パラメーターが決定できず、”隠れた秩序 ”と呼ばれている。その解明のためには新しい物理モデルが不可欠であり、凝縮系物理学の重要課題のなかでも最も挑戦的なものとなっている。しかし、その同定は二十年来なされておらず、固体物理学の難問になっている。そこで今年度は一軸圧をかけて対称性を低下させて、それによってあらわれるより低次の多極子秩序を同定することにより、元の隠れた秩序状態を同定することを試みた。具体的には圧力セルを用いて、純良のURu2Si2単結晶試料で[100]方向に一軸圧をかけて、RuサイトのNQR測定をゼロ磁場で行なった。隠れた秩序転移温度が一軸圧下で上昇することを見出した。また内部磁場は生じないことも明らかにした。これにより隠れた秩序状態の空間群は絞られることが明らかになった。

扩展多极序是由多原子和多个轨道组成的新型电子系统序。如果扩展的多极级得以证明，多极级的搜索范围和各种磁级的可能性将急剧扩大，为电子特性研究开辟一个新领域。扩展多极有序态是强相关系统特有的一种新态，有望作为巨型反常霍尔效应发生的指标，也因其在自旋电子学等领域的应用而受到关注。由于非局域序出现在扩展多极序中，因此不能仅使用来自磁离子本身的局域信息来验证该序。在强关联的 5f 电子系统中，人们不断发现化合物，这些化合物表现出多种新颖的电子态，这些电子态是由电子关联、自旋轨道相互作用和定域/流动竞争的组合产生的。对这些新奇状态的阐明引起了很多关注，因为它导致了新物理学的创造。其中，URu2Si2是一个独特的例子。该化合物是一种各向异性超导体，同时在 17K 时发生相变到某种有序相。然而，尽管使用许多测量技术进行了大量的实验研究，但这种有序相的有序参数仍然无法确定，它被称为“隐藏有序”。新的物理模型对于阐明这种现象至关重要，使其成为凝聚态物理中最具挑战性的重要问题之一。然而，二十年来一直没有对其进行鉴定，这使其成为固体物理学中的一个难题。因此，今年，我们尝试通过施加单轴压力降低对称性并识别由此产生的低阶多极阶来识别原始隐藏有序态。具体来说，我们使用压力盒对纯URu2Si2单晶样品施加[100]方向的单轴压力，并在零磁场下对Ru位点进行NQR测量。我们发现单轴压力下隐序转变温度升高。还发现没有产生内部磁场。这表明隐藏有序态的空间群可以缩小。