超高圧下における新充填スクッテルダイト化合物の物質開発

超高压下新型填充方钴矿化合物的材料开发

基本信息

批准号：
18027002
负责人：
関根ちひろ
金额：
$ 18.05万
依托单位：
Muroran Institute of Technology
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：
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

充填スクッテルダイト化合物RT_4X_12(R=希土類元素,T=遷移金属元素,X=リン,ヒ素,アンチモン)は組成により異方的超伝導,重い電子系的振舞,金属一絶縁体転移,多極子転移など様々な異常物性を示すことが知られている。この変化に富んだ物性はこの系の結晶構造の特異性,電子構造の特異性及び希土類4f電子の不安定性に起因していると考えられている。本研究では新充填スクッテルダイト化合物を高圧合成法により作成し,その基礎物性を評価することにより,この系に特有な異常物性を浮き彫りにさせ,新物質開発を通して物性物理学の新分野を開拓することを目的とした。充填スクッテルダイト化合物は希土類元素のイオン半径がランタノイド収縮により小さくなるにつれ,合成しにくくなる傾向にあり,重希土類元素を含む化合物は高圧力下でのみ合成が可能である。本特定領域研究で購入した超高圧発生装置(UHP-1500)を用いることで8万気圧までの超高圧力下での合成が可能となった。本装置を使用し,重希土類元素を含む新充填スクッテルダイト化合物DyRu_4P_12の合成に成功した。DyRu_4P_l2は金属的な電気伝導性を有し,15Kで電気抵抗の急激な上昇を伴う反強磁性転移を示すことを発見した。これは,GdRu_4P_12, TbRu_4P_12と類似の振る舞いであり,フェルミ面のネスティング効果が関与しているものと考えられ。これまで,PrやSmを含む充填スクッテルダイト化合物において,多極子モーメントが関与する転移が見出されており,Dyなどの重希土類元素を含む化合物の転移においても多極子モーメントの関与の有無に興味が持たれる。

填充方钴矿化合物RT_4X_12（R=稀土元素，T=过渡金属元素，X=磷、砷、锑）根据其组成表现出各向异性超导性、类重电子行为、金属-绝缘体转变和多极转变。已知表现出各种异常的物理特性，例如这种多样化的物理性质被认为是由于该体系晶体结构的独特性、电子结构的独特性以及稀土4f电子的不稳定性。在这项研究中，我们通过高压合成创造了一种新型填充方钴矿化合物，并评估了其基本物理性质，突出了该系统独特的不寻常的物理性质，并通过新材料的开发开辟了凝聚态物理的新领域。目的是。由于稀土元素的离子半径因镧系收缩而变小，填充方钴矿化合物往往难以合成，并且含有重稀土元素的化合物只能在高压下合成。通过使用为此特定领域研究购买的超高压发生器（UHP-1500），可以在高达 80,000 atm 的超高压下进行合成。利用该设备成功合成了含有重稀土元素的新型填充方钴矿化合物DyRu_4P_12。我们发现 DyRu_4P_l2 具有金属导电性，并在 15 K 时表现出反铁磁转变，伴随着电阻的快速增加。这种行为与GdRu_4P_12和TbRu_4P_12类似，认为与费米面的嵌套效应有关。迄今为止，在含有Pr和Sm的堆积方钴矿化合物中已经发现了涉及多极矩的转变，并且在含有Dy等重稀土元素的化合物中也发现了多极矩的存在或不存在，这很有趣。