中性子および共鳴X線散乱による充填スクッテルダイト化合物の研究

通过中子和共振 X 射线散射研究堆积方钴矿化合物

基本信息

批准号：
03F03028
负责人：
神木正史
金额：
$ 0.77万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
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,T=Fe,Ru,Os,X=P,As,Sb)は,R,T,X原子の組み合わせ方により,非磁性半導体・金属,金属-非金属転移,強磁性・反強磁性,超伝導,価数揺動,重い電子異常,四重極秩序,四重極近藤効果,近藤半導体,非通常型超伝導,非フェルミ液体的金属等々の興味深い現象を示すが,これらは,この物質系の結晶構造に特有の条件,即ち,4個のT原子および12個のX原子で囲まれた比較的広い空隙に希土類元素が充填されているという,希土類元素のf電子にとっての特別な環境下の新しい現象と考えられる.本研究の目的は,この物質系において見られる,極めて多彩な強相関電子現象を,中性子回折およびX線回折を用いて詳しく調べ、これらの現象のより正確な理解を目指すことにある.この目的に対して本研究は以下の成果をあげた.(1)CeOs_4Sb_<12>の中性子非弾性散乱による研究CeOs_4Sb_<12>は,電気抵抗,比熱,帯磁率の特徴から,低温で約10K程度の低いエネルギーギャップが開く近藤半導体であると考えられている.本研究では,この物質の良質な単結晶ならびに多結晶資料を育成し,これらを用いて中性子非弾性散乱の実験を行った.その結果,本研究からは,帯磁率のデータから示唆されたような約300Kのエネルギーの結晶場分裂は安定には存在せず,低エネルギー側に磁気揺動によると思われる準弾性的磁気レスポンスがあることを明らかにした.以上のことは,この物質のf電子が伝導電子と強く混成していることを示しており,これがこの物質の近藤半導体的状態の原因であることを強く示唆している.(2)Ce_3Ir_4Sn_<13>の中性子非弾性散乱による研究Ce_3Ir_4Sn_<13>は,希土類元素が,充填スクッテルダイト化合物の場合と同様に,非磁性元素(Sn)の籠状構造に内包されていること,重い電子異常を示すこと等から関連物質として中性子非弾性散乱による研究を行った.その結果この物質では,極めて鋭い結晶場励起が明瞭に観測され,重い電子現象との関連性については,結晶場励起が観測されないCeOs_4Sb_<12>の場合と対極にあることを明らかにした.

填充方钴矿化合物RT_4X_<12> （R=稀土、T=Fe、Ru、Os、铁磁性、超导性、价态涨落、重电子异常、四极有序、四极近藤效应、近藤半导体、非透射它表现出普通超导性和非费米液态金属等有趣的现象，但这些现象是由该材料系统的晶体结构特有的条件引起的，即 4 个 T 原子和 12 个 X 原子的 f 电子的比较。稀土元素，稀土元素填充了广阔的空隙空间。这项研究的目的是利用中子衍射和X射线衍射详细研究在该材料系统中观察到的极其多样化的强相关电子现象，并了解这些现象的本质。准确的理解。取得了以下成果：（1）非弹性中子散射研究CeOs_4Sb_<12> CeOs_4Sb_<12>由于其电阻、比热、磁化率等特性，在低温下具有10 K左右的低能隙。被认为是近藤半导体。书籍在这项研究中，我们生长了该材料的高质量单晶和多晶材料，并利用它们进行了非弹性中子散射实验，晶体场分裂在300 K左右的能量下并不稳定存在，并且仅在低能量下存在。结果表明，在-侧存在准弹性磁响应，这被认为是由磁涨落引起的。上述结果表明该材料的f电子与传导电子强杂化，这就是这强烈表明这是近藤半导体物质态的原因。(2)通过中子非弹性散射研究Ce_3Ir_4Sn_<13> Ce_3Ir_4Sn_<13>表明稀土元素被封装在非磁性元素（Sn）的笼状结构中，类似于填充方钴矿化合物的情况，并且重由于事实上它表现出电子异常等。我们利用非弹性中子散射作为相关材料进行了研究。结果，在该材料中清晰地观察到极其尖锐的晶体场激发，并且关于与重电子现象的关系，我们发现CeOs_4Sb_<12>，其中没有晶体场观察到的激励情况已表明情况与的情况相反。