強相関電子系金属間化合物の異常な振る舞いの一軸性圧力による制御

单轴压力控制强相关电子金属间化合物的异常行为

基本信息

批准号：
01F00028
负责人：
佐藤英行
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

一軸圧力実験は、(1)異方的混成効果と(2)対称性破壊という、強相関電子系(SCES)における多くの異常現象を理解する上で重要な役割を担う二つの効果を調べるには大きな可能性を持っている。この二つの観点から、以下に述べる研究の進展が成された。(1)の観点について、メタ磁性的異常(MA)を示すヘビーフェルミオン物質CeRu_2Si_2について研究を進めた。一軸圧力(P_u)を加える結晶方位により極めて異方的な応答が観測された。つまり(P_u)をc-軸に加えると近藤温度は上昇するのに対し、a-軸に加えると逆に、僅かではあるが減少したのである。この結果は、一軸圧力をc-軸(a-軸)に加えることにより、主にCe-Ru間距離が増加(あるいは減少)することが4d-4f電子相関の増加(減少)をもたらすことによるとして解釈できることを示した。同じ考え方から、5f電子メタ磁性体として特異な位置を占めるUCoAlにも一軸圧力測定を適用した。P_uをa-軸に加えるとメタ磁性磁場は高磁場側に移動し、c-軸に加えると逆に低磁場側に移動する。この結果は、d-5f電子混成効果を異方的に制御したことによるとして理解できる。観点(2)について、多くの新奇な現象を示し、次世代熱電材料としての応用も期待されている、充填スクッテルダイト(RETr_4Pn_<12> : RE=rare earth, Tr=Fe, Ru, Os and P=pnictogen)について研究が進められた。非フェルミ液体(NFL)異常を示す重い電子半金属CeRu_4Sb_<12>では、磁場と一軸圧力方位の異なる配位でのShubnikov-de-Haas (SdH)振動の変化を観測する事により、フェルミ面の異方的な変化を確認するとともに、NFL異常圧力による抑制を確認した。既に、PrFe_4P_<12>において確認したPr充填スクッテルダイトの異方的一軸圧力応答(一軸圧と磁場方位の)をより広い観点から理解するために、他の興味深いPr充填スクッテルダイト(結晶場基底状態が明らかにされていない、金属-非金属転移を示すPrRu_4P_<12>、異常な重い電子超伝導特性を示すPrOs_4Sb_<12>など)に適用する計画を進めた。一軸圧力実験には多量の純良単結晶が不可欠であり、参照物質LaRu_4P_<12>を含めて、単結晶育成を行い、純良単結晶の育成に成功した。これら物質の理解に重要なdHvA効果の必定は、PrRu_4P_<12>、及びPrOs_4Sb_<12>について観測に成功し、フェルミ面の決定を行った。また、PrRu_4P_<12>、PrOs_4Sb_<12>の一軸圧力下での磁化・輸送測定を行った。

单轴压力实验具有很大的潜力，可以研究两种效应，在理解强相关的电子系统（SCES）中的许多异常现象中起着重要作用，（1）各向异性杂交效应和（2）对称性裂缝。从这两个角度来看，已经取得了以下研究进度。关于（1），我们对表现出元磁异常（MA）的重型费米材料CERU_2SI_2进行了研究。由于单轴压力（P_U）的晶体取向，观察到极端各向异性的反应。换句话说，当（P_U）添加到C轴上时，近托温度会升高，而当将其添加到A轴上时，它会稍微减小，尽管略有下降。该结果表明，将单轴压力施加到C轴（A轴）可以主要解释为增加（或降低）CE-RU距离，从而增加（减少）4D-4F电子相关性。基于同一想法，单轴压力测量也应用于UCOAL，它作为5F电子磁磁物质的独特位置。当将P_U添加到A轴上时，元磁磁场向高磁场侧移动，当将其添加到C轴上时，元磁磁场会向低磁场侧移动。该结果可以理解是由于对D-5F电子杂交效应的各向异性控制的结果。关于透视图（2），已经对填充Skutterudite进行了研究（ret_4pn_ <12>：re =稀土，TR = Fe，ru，os和p = pnictogen），该研究显示出许多新型现象，预计将作为下一代热电材料应用。 In the heavy electron semimetal CeRu_4Sb_<12>, which exhibits non-Fermi liquid (NFL) abnormalities, we observed changes in Shubnikov-de-Haas (SdH) vibrations in different coordinations with magnetic field and uniaxial pressure orientations, and confirmed anisotropic changes in the Fermi surface and also confirmed suppression due to the abnormal NFL pressure. Already, in order to understand the anisotropic uniaxial pressure response (uniaxial pressure and magnetic field orientation) of Pr-filled scuteldites confirmed in PrFe_4P_<12> from a broader perspective, we have proceeded with a plan to apply it to other interesting Pr-filled scuteldites (such as PrRu_4P_<12> showing metal-nonmetal transition, where the crystal field ground state has not been revealed, and pros_4sb_ <12>显示异常重的电子超导特性）。大量纯，良好的单晶对于单轴压力实验至关重要，并且使用参考材料Laru_4p_ <12>生长单晶，并成功地生长出纯净的，良好的单晶。对于PRRU_4P_ <12>和PROS_4SB_ <12>，成功观察到了对理解这些物质很重要的DHVA效应，并确定了费米表面。在prru_4p_ <12>和pros_4sb_ <12>的单轴压力下也进行了磁化和传输测量。