遷移金属硫化物における電子相転移の臨界現象

过渡金属硫化物中电子相变的临界现象

基本信息

批准号：
18043009
负责人：
高木英典
金额：
$ 3.97万
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 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

本研究課題では、モット転移の系の典型例であるNiS_2パイライトに着目し、圧力誘起モット転移の臨界指数およびユニバーサリティクラスの決定を目指す。これを通じてモット転移系の臨界挙動の一般化に貢献すると同時に、パイライト型硫化物の特性を生かして、臨界挙動に対する乱れの効果、幾何学的フラストレーションの効果の検証を行う。同時に、上記実験の延長線上で、圧力相図上に隣接する反強磁性金属-常磁性金属転移に伴う磁気的量子臨界点の超伝導探索、非フェルミ液体状態の探索を行う。第二年度は、これまでに育成したクリーンなNiS_2および化学置換によって乱れを導入したNiS_<1.7>Se_<0.3>の単結晶において、改良型ブリッジマン型高圧セルと希釈冷凍機による測定を進め、電気抵抗率から温度-圧力相図をまとめた。約7GPaの静水圧によりNiS_2の磁気的量子臨界点に達し、0.5μΩcmもの低い残留抵抗率を示す極めてクリーンな金属相が実現できた。クリーンな系が示した臨界現象は、乱れた系である固溶体NiS_<2-x>Se_xが示す臨界現象と全く異なり、乱れが量子臨界現象に極めて深刻な効果を与えることが明らかになった。乱れた系は、電気抵抗率のT^<3/2>のべきで特徴づけられる非フェルミ液体挙動が量子臨界点近傍のみに現れ、臨界点から離れるに従ってV字状にフェルミ液体が復活する、教科書的な挙動を示した。一方で、クリーンな系では、実験上限である9GPaまで、常磁性状態であるにも関わらず、T^<3/2>の非フェルミ液体がしつこく存続した。量子臨界点のみでなく、モット臨界点も乱れが重要な役割を果たすことが明らかになった。クリーンな系におけるモット臨界点は(P_c,T_c)=(3.5GPa,220K)であった。臨界指数は平均場理論による予想と一致した。乱れを導入すると臨界温度は低温へシフトし、クロスオーバー領域が支配的となった。

在本研究项目中，我们关注莫特转变体系的典型例子NiS_2黄铁矿，旨在确定压力诱导莫特转变的临界指数和普适性类别。通过这一点，我们将有助于莫特过渡系统临界行为的推广，同时，我们将利用黄铁矿型硫化物的性质来验证湍流和几何挫败对临界行为的影响。同时，作为上述实验的延伸，我们将寻找与压力相图附近的反铁磁金属-顺磁金属转变相关的磁量子临界点处的超导性，并寻找非费米液态。第二年，我们使用改进的布里奇曼型高压池和稀释制冷机对迄今为止生长的干净的NiS_2和经过化学取代A干扰的NiS_<1.7>Se_<0.3>单晶进行了测量。根据电阻率编制温度-压力相图。在约7 GPa的静水压力下达到NiS_2的磁量子临界点，并实现了残留电阻率低至0.5 μΩcm的极其洁净的金属相。洁净体系所表现出的临界现象与固溶体NiS_<2-x>Se_x所表现出的临界现象完全不同，固溶体NiS_<2-x>Se_x是无序体系，并且已经清楚无序对量子临界现象具有极其严重的影响。在无序系统中，以电阻率 T^<3/2> 的功率为特征的非费米液体行为仅出现在量子临界点附近，并且当远离临界点时，费米液体会以 V 形返回. 这表现出了教科书般的行为。另一方面，在干净的系统中，尽管处于顺磁态，T^<3/2>非费米液体仍持续保持在实验上限9GPa。很明显，扰动不仅在量子临界点而且在莫特临界点都发挥着重要作用。洁净系统中的莫特临界点为(P_c,T_c)=(3.5GPa,220K)。临界指标与平均场理论的预测相符。当引入湍流时，临界温度转变为较低温度，并且交叉区域成为主导。