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。

这项研究的目的是利用分子束外延（MBE）完善重电子基Ce化合物的薄膜技术，并将其与La基化合物堆叠在一起，La基化合物是具有相同晶体结构但不具有相同晶体结构的普通金属。我们的目标是人为地创建一个以准二维方式限制重电子的系统，并测量该系统的物理特性，这将有助于理解低维强相关性。电子系统。作为这项研究的结果，我们首先使用薄膜生长设备MBE系统成功地制造了CeCoIn5超导体的c轴取向薄膜，并确认了2K下的超导转变。电阻率的温度依赖性和上临界磁场的温度依赖性几乎与块状单晶相匹配。接下来，我们生长了反铁磁重电子系统CeIn3薄膜，并成功进行了外延生长，并在反射电子高速衍射（RHEED）中观察到了条纹。我们使用 X 射线衍射进行了倒易晶格映射测量，并证实 CeIn3 薄膜是单晶薄膜，在基板表面方向上取向良好。电阻率测量结果几乎再现了块状单晶的电阻率测量结果，并且在 10K 时证实了反铁磁转变。此外，我们成功地实现了普通金属LaIn3的外延生长，并通过将它们组合起来，成功地制造了具有CeIn3和LaIn3堆叠结构的外延人造超晶格。电阻测量结果表明，随着CeIn3层厚度的减小，反铁磁温度降低，这是世界上首次成功通过二维化来抑制反铁磁转变。结果，我们能够通过实验证明，通过将重电子系统限制在二维中，可以抑制反铁磁性，并使系统更接近量子临界点。

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