High-pressure study of novel quantum phases via thermal properties
| Project/Area Number |
21K03442
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
松林 和幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 高圧力 / 熱電特性 / 量子臨界 / 磁性 / 熱測定 / 超伝導 / 多極子 / 四極子 / 重い電子系超伝導 / 量子臨界現象 / 近藤効果 / 熱電能 / 比熱 |
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| Outline of Research at the Start |
立方晶構造を有するPrTi2Al20とYbCo2Zn20は、それぞれ四極子(軌道)秩序および磁気秩序の消失・生成を圧力印加によって制御することができる重い電子系物質である。本研究では両物質において、多重極限環境下(高圧、高磁場、極低温)での精密熱測定(比熱、熱電能)を系統的に行うことで、磁気、軌道および価数自由度が関与した量子相転移および臨界現象の普遍性と特殊性を実験的解明することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに開発した熱物性測定技術、具体的には極低温領域で十分な感度と高圧耐性を兼ね備えた酸化ルテニウム抵抗温度計を用いた高圧力および磁場中での熱電能と比熱測定をYbRh2Zn20の単結晶試料に対して行った。熱電能を温度で除した値(S/T)は極低温域で一定となるが、圧力を印加すると電気抵抗の温度依存におけるA係数および電子比熱係数の圧力依存と対応して顕著に増大することを明らかにした。興味深いことに、熱電能(S/T)はフェルミ液体状態から期待される値よりも大きな値を示すことから、フェルミエネルギー近傍に非自明な電子構造が存在することが示唆された。極低温領域における磁場依存性からは、加圧により増大した熱電能(S/T)の値がメタ磁性クロスオーバーを特徴づける磁場に向かって急激に減少することを見出した。高圧力下で顕在化した特徴的振る舞いは特異な量子臨界現象を示す典型物質と類似しており、メタ磁性に関わる特異な電子状態と量子相転移近傍の異常金属相との関連性を明らかにした。また、高温域における熱電能の特徴的な温度変化が4f電子由来の共鳴バンドを仮定したモデルで理解できることが明らかとなった。本研究で対象とした1-2-20系物質においてより大きな出力因子が生じる起源については高い縮重度や価数変化が影響している可能性が考えられるが、この点については今後より詳細な研究を進める必要がある。本年度は熱電能特性に関して新たな物質群での研究にも取り組んだ。ノーダルライン半金属状態が実現している可能性があるYbMnSb2では高い熱電特性を示すことが報告されていたが、電気抵抗率と熱電能の圧力効果の研究を調べたところ出力因子が常圧と比較して3倍程度も向上することが見出した。本結果は熱電物性における特徴的なトポロジカルバンドの役割の理解につながると期待され、上記の一連の成果については論文を執筆中である。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
