ルテニウム酸化物の磁性と輸送特性

氧化钌的磁性和输运性质

• 批准号: 01F00774
• 负责人: 前野 悦輝
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto 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 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00774/
• 关键词: ルテニウム酸化物; メタ磁性転移; 量子臨界現象; Sr_3Ru_2O_7; 強相関電子系; 酸化物単結晶育成; 量子振動; フェルミ面

高温超伝導や巨大磁気抵抗などの著しい物理現象は、電子同士が強く相互作用する物質(強相関電子系)の特徴である。その電子状態の統一的理解を深めることは、現代の固体物理学における最重要テーマのひとつである。ルテニウム酸化物では、スピン三重項超伝導やモット転移など強相関電子系に特徴的な物理現象が見られる。本研究の目的は,その単結晶の純良化をさらに進め、磁性・輸送特性の精密測定を通して、強相関電子系の酸化物磁性の理解を深めることにある。本研究ではメタ磁性転移が量子臨界現象として扱えるという新視点を提唱し、特にSr_3Ru_2O_7について集中的に研究して以下の成果を収めた。1.純良単結晶育成の新しい方法の開発赤外線加熱単結晶炉は酸化物単結晶の育成に広く用いられるが、融解物の蒸気圧が高い場合は、元素欠損等のために純量化が困難になる。本研究では蒸発量を秤量することで育成条件を最適化する系統的な方法を開発した。これをSr_3Ru_2O_7に適用した結果、残留抵抗率が従来の5分の1以下の純良大型単結晶を再現性よく育成できるようになった。2.メタ磁性量子臨界点近傍での多重1次相転移現象の観測ルテニウム酸化物Sr_3Ru_2O_7のメタ磁性量子臨界現象の研究を進めた。磁場を擬2次元面に垂直に印加した場合、メタ磁性1次相転移の終点温度が絶対零度に近づき、量子臨界現象が現れる。本研究では30ミリケルビンまでの低温での交流磁化率、磁化、電気抵抗率の測定を行い、純良試料では1ケルビン以下に新たな多重1次相転移が現れることを明らかにした。この1次相転移線で挟まれた領域では、低温での電気抵抗増大などの新奇現象が見られた。3.メタ磁性転移に伴うフェルミ面の再構成の観測Sr_3Ru_2O_7単結晶の純良化を進めた結果、磁化率に量子振動が現れるようになり、電子構造(フェルミ面)を決定することができた。そしてメタ磁性量子臨界現象にともなって、フェルミ面の再構築が起こることを明らかにした。

高温超导和巨磁阻等显着物理现象是电子彼此强烈相互作用的材料（强相关电子系统）的特征。加深对电子态的统一理解是现代固体物理学最重要的主题之一。氧化钌表现出强相关电子系统的物理现象特征，例如自旋三重态超导和莫特跃迁。这项研究的目的是通过精确测量磁性和输运特性，进一步提高单晶的纯度，加深我们对强相关电子系统中氧化物磁性的理解。本研究提出了将变磁转变视为量子临界现象的新视角，并将研究重点放在Sr_3Ru_2O_7上，取得了以下成果。 1.开发纯单晶生长新方法红外加热单晶炉广泛用于生长氧化物单晶，但当熔体的蒸气压较高时，由于元素缺陷等原因很难对其进行定量。将。在这项研究中，我们开发了一种通过称重蒸发量来优化生长条件的系统方法。将其应用于Sr_3Ru_2O_7的结果是，能够以良好的再现性生长纯的大单晶，其残余电阻率小于传统单晶的五分之一。 2.变磁量子临界点附近多重一级相变现象的观察我们对氧化钌Sr_3Ru_2O_7中的变磁量子临界现象进行了研究。当垂直于准二维表面施加磁场时，一级变磁相变的终点温度接近绝对零，出现量子临界现象。在这项研究中，我们测量了低至 30 毫开尔文的低温下的交流磁化率、磁化强度和电阻率，发现纯样品中出现了低于 1 开尔文的新的多重初级相变。在这些一级相变线之间的区域中，观察到新的现象，例如低温下电阻增加。 3. 伴随变磁转变的费米面重建的观察Sr_3Ru_2O_7单晶纯化后，磁化率出现量子振荡，可以确定电子结构（费米面）。他们还揭示了费米面的重建是变磁量子临界现象的结果。

项目成果

R.S.Perry: "The Out-of-Plane Magneto-Resistivity of Sr_3Ru_2O_7"Physica B. 329-333. 904-905 (2003)

R.S.Perry：“Sr_3Ru_2O_7 的面外磁阻”Physica B. 329-333。

L.Capogna: "Metamagnetic Transition and Low-Energy Spin Density Fluctuations in Sr_3Ru_2O_7"Lecture Notes in Physics. 603. 290-302 (2002)

L.Capogna：“Sr_3Ru_2O_7 中的变磁跃迁和低能自旋密度涨落”物理学讲义。

M.Chiao: "Effect of Pressure on Metamagnetic Sr_3Ru_2O_7"Physica B. 312. 698-699 (2002)

M.Chiao：“压力对变磁Sr_3Ru_2O_7的影响”Physica B. 312. 698-699 (2002)

R.S.Perry: "Systematic Approach to the Growth of High-Quality Single-Crystals of Sr_3Ru_2O_7"Journal of Crystal Growth. (accepted for publication). (2004)

R.S.Perry：“高质量 Sr_3Ru_2O_7 单晶生长的系统方法”晶体生长杂志。

S.A.Grigera: "Angular Dependence of the Magnetic Susceptibility in the Itinerant Metamagnet Sr_3Ru_2O_7"Physical Review B. 67. 214427-1-214427-8 (2003)

S.A.Grigera：“流动超磁体 Sr_3Ru_2O_7 中磁化率的角度依赖性”物理评论 B. 67. 214427-1-214427-8 (2003)