重い電子の二次元閉じ込め

重电子的二维约束

基本信息

批准号：
18654062
负责人：
芝内孝禎
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究め目的は、分子線エピタキシー法(MBE)による重い電子系Ce化合物の薄膜化技術を完成させ、用いた同じ結晶構造を持ちながら重い電子を持たない通常金属であるLa系化合物との積層構造を作製し、重い電子を擬2次元的に閉じ込めた系を人工的に作り出すこと、およびこのような系での物性測定により、低次元強相関電子系の理解へとつなげていくことである。本研究の成果としては、まず、薄膜成長装置であるMBEシステムを用い、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜の作製に成功し、2Kにおいて超伝導転移を確認した。抵抗率の温度依存性および上部臨界磁場の温度依存性はバルク単結晶のものとほぼ一致している。次に、反強磁性重い電子系であるCeIn3薄膜の成長を行い、反射電子線高速回折(RHEED)にストリークがみられるエピタキシャル成長に成功した。X線回折による逆格子マッピング測定を行い、CeIn3薄膜が基板面方向にも良く配向した単結晶状の薄膜であることを確認した。電気抵抗率測定の結果はバルク単結晶の結果をほぼ再現し、10Kに反強磁性転移を確認した。さらに、通常金属LaIn3についてもエピタキシャル成長に成功し、これらを組み合わせてCeIn3とLaIn3の積層構造をもつエピタキシャル人工超格子の作製に成功した。電気抵抗測定の結果から、CeIn3層の厚みを少なくするにつれて反強磁性温度が低下していくことが明らかになり、2次元化による反強磁性転移の抑制に世界で初めて成功した。以上により、重い電子系を2次元に閉じ込めることにより、反強磁性が抑えられ、量子臨界点へ近づけることができることを実験的に示すことができた。

The purpose of this research is to complete the thinning technology for heavy electron-based Ce compounds using the molecular beam epitaxy method (MBE), to create a laminated structure with La-based compounds, which are ordinary metals that have the same crystal structure used but do not have heavy electrons, artificially creating a system in which heavy electrons are pseudo-2-dimensionally confined, and to lead to understanding of low-dimensional, strongly correlated electron systems by测量此类系统中的物理特性。这项研究的结果首先成功地使用MBE系统，薄膜生长装置制造了Cecoin5超导体的C轴导向的薄膜，并在2K处确认了超导性转变。电阻率的温度依赖性和上部临界场的温度依赖性与散装单晶的温度依赖性大致一致。接下来，我们进行了Cein3薄膜的生长，一种重型抗磁性电子系统，并成功实现了外延生长，其中在高速散射电子束衍射（RHEED）中观察到条纹。使用X射线衍射进行了相互的晶格映射测量，以确认Cein3薄膜是单个晶体薄膜，在底物表面方向上也很好地定向。电阻率测量的结果几乎重现了大块单晶的结果，并在10K处确认了抗磁性转变。此外，正常金属Lain3的外延生长也成功了，通过将它们结合起来，我们成功地将外延人造超晶格与Cein3和Lain3的层压结构相结合。电阻测量表明，随着CEIN3层的厚度的减小，抗铁磁温度的降低，这是世界上第一个成功抑制通过2D抑制抗磁磁过渡的成功。因此，可以通过实验证明，通过将重型电子系统限制在两个维度上，可以抑制抗磁力磁性，并且可以使其更接近量子临界点。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

2次元heavy fermion:分子線エピタクシー法によるf電子系人工超格子の作製と評価

二维重费米子：分子束外延法制备和评价f电子人工超晶格

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
宍戸寛明;加藤智成;井崎学;芝内孝禎;松田祐司;寺嶋孝仁
通讯作者：
寺嶋孝仁

Thermal Conductivity Evidence for a dx2-y2 Pairing Symmetry for the Heavy-Fermion CeIrIn5 Superconductor

重费米子 CeIrIn5 超导体 dx2-y2 配对对称性的热导率证据

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Phys. Rev. Lett. 100(掲載予定)
影响因子：
0
作者：
Y. Kasahara;T. Iwasawa;Y. Shimizu;H. Shishido;T. Shibauchi;I. Vekhter;and Y. Matsuda
通讯作者：
and Y. Matsuda

Superconducting Thin Films of Heavy Fermion Compound CeCoIn5 Prepared by Molecular Beam Epitaxy

分子束外延制备重费米子化合物CeCoIn5超导薄膜