スピン軌道相互作用が誘起するフェルミ液体不安定性と奇パリティ多極子秩序

自旋轨道相互作用引起的费米液体不稳定性和奇宇称多极秩序

• 批准号: 22H01178
• 负责人: 廣井 善二
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01178/
• 关键词: スピン軌道結合金属; スピン貴軌道結合金属; 多極子秩序

Cd2Re2O7は、Re5+イオンが四面体からなるパイロクロア格子をもち、2個の5d電子が遍歴する金属物質となる。Ts1 = 200 Kと Ts2 = 120Kで逐次転移を示し、Tc = 1.0 Kで超伝導になる。結晶構造は高温の立方晶からTs1で空間反転対称性を失い、僅かに歪んで正方晶(Ⅱ相)となり、Ts2で別の正方晶(Ⅲ相)に変化する。2つの転移で電気抵抗の変化など劇的な物性変化が起こることから、電子系の不安定性を起源する相転移と考えられている。昨年度の研究では、5d電子系パイロクロア酸化物Cd2Re2O7におけるスピン軌道相互作用の役割とそれを起源とするフェルミ液体不安定性の理解のために、対称性の破れを伴う逐次相転移における構造変化を詳細に調べた。良質な単結晶試料を用いて高分解能放射光X線回折実験を行い、Ⅱ相、Ⅲ相の結晶構造の空間群が確かにI-4m2、I4122であることを示した。さらに新規な発見として、2つの相の間の100-120Kの狭い温度範囲に、これまで知られていなかった直方晶相F222が存在する事を明らかにした。この相を、高圧下ですでに報告されているX相までに続くものとして、XI相と名付けた。格子定数の温度変化を精密に決定し、すべての転移が２次転移であること、XI-Ⅲ相間で格子定数が特異な温度変化を示すことを明らかにした。これらの結果はスピン結合金属における多様なフェルミ液体不安定性の存在を明示するものである。

Cd2Re2O7 是一种金属物质，具有由四面体 Re5+ 离子和两个四处游动的 5d 电子组成的烧绿石晶格。它在 Ts1 = 200 K 和 Ts2 = 120 K 处显示连续转变，并在 Tc = 1.0 K 处变为超导。晶体结构在Ts1时由高温立方晶体转变为四方晶体（III相），失去空间反演对称性并轻微扭曲为四方晶体（II相），然后转变为另一种四方晶体（II相）。 III) 在 Ts2。由于这两种转变会导致物理性质发生巨大变化，例如电阻的变化，因此人们认为这是源于电子系统不稳定性的相变。在去年的研究中，为了了解自旋轨道相互作用在5d电子系统烧绿石氧化物Cd2Re2O7中的作用以及由此产生的费米液体不稳定性，我们详细研究了伴随对称性破缺的连续相变过程中的结构变化。我调查了一下。利用高质量单晶样品进行高分辨率同步辐射X射线衍射实验，结果表明II相和III相晶体结构的空间群确实是I-4m2和I4122。另一个新发现是在两相之间 100-120K 的狭窄温度范围内存在以前未知的矩形相 F222。我们将此相命名为 XI 相，因为它遵循高压下已报道的 X 相。我们精确测定了晶格常数的温度变化，发现所有转变都是二级转变，并且晶格常数在XI-III相之间表现出独特的温度变化。这些结果清楚地证明了自旋耦合金属中存在各种费米液体不稳定性。