少数キャリアー強相関系Yb_4As_3の1次元特性の研究

少数载流子强相关体系Yb_4As_3一维性质研究

基本信息

批准号：
08223226
负责人：
神木正史
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

Yb_4As_3は,高温では混合原子価状態にあるが,室温付近で結晶構造が立方晶から菱面体に変化するとともに,Yb^<2+>とYb^<3+>が,3;1で規則配列をする電荷秩序を生ずる.この物質は,また同時に,低温でのキャリアー数が極めて少ない(〜10^<-3>/Yb)にもかかわらず,典型的な重い電子異常を示すことが知られている.我々は,これまで,偏極中性子回折により,この電荷秩序によるYb^<+2>とYb^<+3>の配置を決定し,さらに,中性子非弾性散乱の測定により,この物質のヘビーフェルミオン的異常が顕著な低温において,異常な磁気レスポンスを見いだしていた.本研究においては,この磁気レスポンスと電荷秩序および重い電子異常の相互の関連性を明らかにする事を目的として,種々の測定と解析を行った.その結果,観測された磁気励起の主要な部分が,1次元ハイゼンベルグ反強磁性モデルにより極めてよく再現されることが見いだされ,電荷秩序により生じたYb^<3+>の鎖状配列が,1次元スピン鎖を構成していることが明らかになった.しかしながら,同時に,このモデルでは1次元波数のq=0付近(強磁性成分)で,磁気レスポンスはゼロに近づくはずであるが,実験結果はそうはならずに一定の大きさにとどまっていることも明らかになった.このことは,偏極中性子回折で見いだしていた電荷秩序の不完全性(Yb^<3+>の鎖と鎖の間にも一定の割合でYb^<3+>成分が存在すること),および,系が重い電子異常を示すこととは対応していると言える.現時点の我々の理解はここまでであるが,この系の電荷秩序に関しては,4fホールのクーロン相互作用による結晶化という説もあり,重い電子異常もその過程の中で生じているとも言える.この意味で,Yb_4As_3における電荷秩序と重い電子異常は深く結びついた現象であり,新しい物理現象としてより深く研究する必要がある.本研究は,この物質のミクロスコピックな立場からの研究の重要な第一歩として,今後の研究の土台となるものと考える.

Yb_4As_3在高温下呈混合价态，但在室温下晶体结构由立方体转变为菱方体，且Yb^<2+>和Yb^<3+>呈3;1规则排列。同时，这种材料在低温下也表现出电荷有序性。尽管载流子数量极少（~10^<-3>/Yb），但已知其表现出典型的重电子异常，按顺序确定Yb^<+2>和Yb^<+3>的排列。。此外，中子非弹性散射的测量揭示了低温下的异常磁响应，其中该材料的重费米子异常是显着的，阐明了相互关系。为了阐明这一点，我们进行了各种测量和分析，结果发现，Yb^<3+> 的一维海森堡链结构很好地再现了所观察到的磁激发的主要部分。由收费订单引起很明显，这些柱构成了一个一维自旋链。然而，同时，在该模型中，在一维波数 q = 0（铁磁分量）附近，磁响应应接近于零。结果表明情况并非如此，并且尺寸保持不变。这是由于偏振中子衍射中发现的电荷顺序不完善（Yb^<3+>链也有一定比例的Yb^<3+>链3+成分），系统表现出严重的电子异常。虽然我们目前的认识仅限于这一点，但也有一种理论认为，该体系中的电荷有序化是由于4f空穴的库仑相互作用而导致的结晶，并且在这个过程中也可能会出现严重的电子异常。 , Yb_4As_3电荷有序和重电子异常是紧密相连的现象，有必要将它们作为新的物理现象进行更深入的研究，我们相信这将作为未来研究的基础。