Ｓｍ強相関電子系における局所対称性の効果

Sm强关联电子体系局域对称性的影响

• 批准号: 15J07736
• 负责人: 伏屋 健吾
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07736/
• 关键词: 強相関電子系; Sm化合物; 磁場誘起電荷秩序; 部分無秩序; 幾何学的フラストレーション; イジング異方性; 充填スクッテルダイト; カゴ状化合物

申請者は、Smイオンがもたらす特異な強相関電子物性の探索を、Smサイトの持つ局所対称性に着目して行った。①高い局所対称性がf電子の縮重度をもたらす充填スクッテルダイトSmRu4P12と、②低い局所対称性により軌道自由度による縮退がなく大きな磁気異方性を持つ正方晶1-2-2化合物を中心に、幅広く基礎物性を調べ、以下の新奇物性を発見した。①SmRu4P12の純良単結晶を育成し、それを用いた放射光共同実験により、「磁場誘起電荷秩序」の新奇現象を世界で初めて観測した。２つの秩序相の存在の可能性が過去の研究により指摘されていたが、単結晶を用いた磁化と比熱の精密測定により、磁場温度相図の実験的確定に初めて成功した。その結果、２つの相が低磁場領域で連続的につながっており、高磁場中で磁気的異方性が顕著に発達していることを明らかにした。この発見は、今後の磁場誘起電荷秩序の理論モデル構築において、重要な制限を与える。また電子輸送測定により、少数キャリアポケットが残る補償半金属状態にあることを見出した。②SmPt2Si2の単結晶育成に世界で初めて成功し、その低温物性測定から、２つの磁気秩序相を発見した。パルス強磁場測定を組み合わせ、磁場温度相図を決定し、完全イジング磁気異方性を持つ結晶場基底状態を確定した。本系におけるもっとも重要な発見は、反強磁性状態であるにも関わらず、磁化率が低温増大する磁性異常である（約70％ものSm磁気モーメントが無秩序の状態にあることを示唆）。この相内で観測された大きな電子比熱係数は、部分無秩序Smサイト上を重い有効質量を獲得した準粒子が遍歴する「近藤副格子」の形成の可能性を示唆している。過去に前例のない複合強相関電子状態を研究する上で、本系が重要な候補物質であることを指摘した（日本物理学会欧文誌の注目論文に選出）。

申请人研究了Sm离子带来的独特的强相关电子特性，重点关注Sm位点的局部对称性。 ① 填充式方钴矿 SmRu4P12，其高局域对称性带来了 f 电子简并性；② 四方晶系 1-2-2 化合物，由于其低局域对称性，具有大的磁各向异性，且不会因轨道自由度而简并。物理性质，我们发现了以下新的物理性质。 ①通过生长纯SmRu4P12单晶并利用其进行联合同步辐射实验，我们在国际上首次观察到了“磁场诱导电荷有序化”的新现象。之前的研究指出了存在两个有序相的可能性，但通过使用单晶精确测量磁化强度和比热，我们首次成功地通过实验确定了磁场-温度相图。结果表明，两相在低磁场区域连续连接，而在高磁场区域磁各向异性显着发展。这一发现为未来磁场感应电荷排序的理论模型构建提供了重要的限制。此外，电子传输测量表明该材料处于补偿半金属状态，保留了少数载流子袋。 ②我们在世界上第一个成功生长了SmPt2Si2单晶，并通过测量其低温物理性质，发现了两个磁有序相。结合脉冲强磁场测量，我们确定了磁场温度相图，并确定了具有完美伊辛磁各向异性的晶体场基态。该系统中最重要的发现是磁异常，其中磁化率在低温下增加，尽管处于反铁磁状态（表明大约70%的Sm磁矩处于无序状态）。在该相中观察到的大电子比热系数表明可能形成“近藤亚晶格”，其中获得重有效质量的准粒子在部分无序的 Sm 位点上漫游。他指出，该系统是研究前所未有的复合强关联电子态的重要候选材料（被选为日本物理学会欧洲期刊值得注意的论文）。

项目成果

イジング磁性体SmPt2Si2におけるSmイオン部分無秩序形成の可能性

伊辛磁性材料SmPt2Si2中Sm离子部分无序形成的可能性

• 发表时间: 2015
• 作者: Kengo Fushiya;Tatsuma D. Matsuda;Ryuji Higashinaka;and Yuji Aoki;伏屋健吾
• 通讯作者: 伏屋健吾

Possible existence of partially disordered Sm ions in magnetically ordered state of Ising magnet SmPt2Si2

Ising 磁体 SmPt2Si2 的磁有序状态下可能存在部分无序的 Sm 离子

• 发表时间: 2015
• 作者: Kengo Fushiya;Tatsuma D. Matsuda;Ryuji Higashinaka;and Yuji Aoki;伏屋健吾;Kengo Fushiya;伏屋健吾;Kengo Fushiya
• 通讯作者: Kengo Fushiya

Transport properties of single-crystalline Ising magnet SmPt2Si2

单晶伊辛磁体SmPt2Si2的输运特性

• DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012033
• 发表时间: 2016
• 期刊: J. Phys.: Conf. Ser.
• 作者: Kengo Fushiya;Tatsuma D. Matsuda;Ryuji Higashinaka;and Yuji Aoki
• 通讯作者: and Yuji Aoki

Electrical Resistivity of Single-crystal SmIr2Si2

单晶 SmIr2Si2 的电阻率

• DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.012
• 发表时间: 2015
• 期刊: Physics Procedia
• 作者: Kengo Fushiya;Tatsuma D. Matsuda;Ryuji Higashinaka;and Yuji Aoki
• 通讯作者: and Yuji Aoki

Mixed valence state (SmxLa1-x)Tr2Al20

混合价态 (SmxLa1-x)Tr2Al20

• DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012020
• 发表时间: 2016
• 期刊: J. Phys.: Conf. Ser.
• 作者: Akira Yamada;Ryuji Higashinaka;Kengo Fushiya;Takuya Asano;Tatsuma D. Matsuda;Masaichiro Mizumaki;Satoshi Tsutsui;Kiyofumi Nitta;Toshiaki Ina;Tomoya Uruga and Yuji Aoki
• 通讯作者: Tomoya Uruga and Yuji Aoki