Microscopic investigation of insulator-metal transitions in rare-earth compounds

• Project/Area Number: 26800193
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Koyama Takehide 兵庫県立大学, 物質理学, 助教 (30397666)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 希土類化合物 / サマリウム / 絶縁体-金属転移 / 圧力 / 核磁気共鳴 / 絶縁体金属転移 / サマリウム化合物 / 希土類元素 / 金属-絶縁体転移 / 強相関電子系

Outline of Final Research Achievements

Pressure-induced insulator-metal transitions in SmS and SmB6 have been studied since these properties were reported in 1960’s. However, there remains several issues still unsolved probably due to lack of microscopic study under pressure. We have performed NMR measurement on these compounds to investigate the effect of pressure on the electronic state from microscopic point of view. As for SmS, we prepared the NMR active 33S enriched sample and performed the first NMR measurement of it. Notable results about SmS are as follows. (i) 4f electrons are localized at high temperatures where Sm ion was reported to have intermediate valence. (ii) a magnetic ordering was observed as a change of 33S NMR spectrum below 18 K and above 2 GPa. (iii) The magnetic ordering regime in the sample increases with pressure and decreasing temperature at the expense of the paramagnetic regime.

Research Products

• [Journal Article] NMR studies on polyphosphide Ce6Ni6P17 (2016)
  • Author(s): T. Koyama, H. Yamada, K. Ueda, T. Mito, Y. Aoyama, T. Nakano, and N. Takeda
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 683 Pages: 0120271-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012027
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nuclear Quadrupole Resonance Measurement of the Ferromagnetic Filled-Skutterudite Compound EuRu4Sb12 (2015)
  • Author(s): T. Koyama, Y. Maeda, K. Ueda, T. Mito, and H. Sugawara
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 84 Issue: 8 Pages: 0850011-2
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.085001
  • NAID: 210000133654
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetic and Electronic Properties of URu2Si2 Revealed by Comparison with Nonmagnetic References ThRu2Si2 and LaRu2Si2 (2015)
  • Author(s): N. Emi, R. Hamabata, D. Nakayama, T. Miki, T. Koyama, K. Ueda, T. Mito, Y. Kohori, Y. Matsumoto, Y. Haga, E. Yamamoto, Z. Fisk, and N. Tsujii,
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 84 Issue: 6 Pages: 0637021-4
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.063702
  • NAID: 210000133568
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Zero-field NMR and NQR studies of magnetically ordered state in charge-ordered EuPtP (2015)
  • Author(s): T. Koyama, T. Maruyama, K. Ueda, T. Mito, A. Mitsuda, M. Umeda, M. Sugishima, and H. Wada
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 91 Issue: 9 Pages: 0944191-4
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.094419
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] NMR study of black-phase in SmS (2014)
  • Author(s): T. Koyama, H. Yamada, K. Ueda, T. Mito and Y. Haga,
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. Volume: 592 Pages: 5920271-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012027
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] NMR studies of ordered structures and valence states in the successive valence-transition system EuPtP (2014)
  • Author(s): T. Mito, K. Nishitani, T. Koyama, H. Muta, T. Maruyama, G. Pristas, K. Ueda, T. Kohara, A. Mitsuda, M. Sugishima, and H. Wada,
  • Journal Title: Phys. Rev. B 90 Volume: 90 Issue: 19 Pages: 195106-195106
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.195106
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] NMR測定によるURu2Si2の隠れた秩序相と常磁性相における異方性の研究 (2016)
  • Author(s): 濱端良輔, 江見直哉, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 本山岳, 松本裕司, 芳賀芳範, 山本悦嗣, Zachary Fisk
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会（2016年）
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] SmSにおける圧力誘起磁気秩序のNMR研究 (2016)
  • Author(s): 小山岳秀, 山田陽彦, 上田光一, 水戸毅, 芳賀芳範
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会（2016年）
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] X線吸収分光・NMR測定による近藤半導体SmB6の高圧下電子状態 (2016)
  • Author(s): 江見直哉, 小山岳秀, 西山功兵, 上田光一, 水戸毅, 水牧仁一朗, 河村直己, 石松直樹, 北川健太郎, 加賀山朋子, H. Nguyen, 清水克哉, 伊賀文俊, N. Shitsevalova
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会（2016年）
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] NMR study of EuNi2Si2 with trivalent Eu (2015)
  • Author(s): T. Koyama, F. Ueyama, T. Maruyama, K. Ueda, T. Mito, A. Mitsuda, and H. Wada
  • Organizer: International Workshop on Itinerant-Electron Magnetism
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NMR studies on polyphosphide Ce6Ni6P17 (2015)
  • Author(s): T. Koyama, H. Yamada, K. Ueda, T. Mito, Y. Aoyama, T. Nakano, and N. Takeda
  • Organizer: TMU International Symposium 2015
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子）
  • Year and Date: 2015-09-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NMRからみたSmSの圧力効果 (2015)
  • Author(s): 小山岳秀, 山田陽彦, 上田光一, 水戸毅, 芳賀芳範
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] 小さな半導体ギャップを持つSm系化合物における電子状態 SmB6の価数・磁性・ギャップ (2015)
  • Author(s): 水戸毅, 江見直哉, 西山功兵, 谷口太一, 小山岳秀, 上田光一, 小原孝夫, 水牧仁一朗, 河村直己, 石松直樹, 北川健太郎, 小山内湧人, 林健人, 伊賀文俊, N. Shitsevalova
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] SmSの圧力下NMR測定II (2015)
  • Author(s): 山田陽彦, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 芳賀芳範
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] 立方晶Ce6Ni6P17の基底状態のNMRによる研究 (2015)
  • Author(s): 小山岳秀, 岩崎聡, 山田陽彦, 上田光一, 水戸毅, 青山悠司, 中野智仁, 武田直也
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] SmSの圧力下NMR測定 (2015)
  • Author(s): 山田陽彦，小山岳秀，上田光一，水戸毅，芳賀芳範
  • Organizer: 日本物理学会 第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学 （東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-22
• [Presentation] 価数転移を示すEu化合物の磁気秩序状態におけるNMR測定 (2014)
  • Author(s): 丸山丈博，小山岳秀，上山藤乃，上田光一，水戸毅，光田暁弘，喜舎場英吾，杉島正樹，和田裕文
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学 （愛知県春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] SmB6における圧力依存性と置換効果II (2014)
  • Author(s): 江見直哉，西山功兵，原由希子，水戸毅，G. Pristas，小山岳秀，上田光一，小原孝夫，S. Gabani，K. Flachbart，深澤英人，小堀洋，竹下直，小山内湧人，林健人，伊賀文俊，N. Shitsevalova
  • Organizer: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学 （愛知県春日井市）
  • Year and Date: 2014-09-07
• [Presentation] NMR study of black-phase in SmS (2014)
  • Author(s): T. Koyama, H . Yamada, K. Ueda, T. Mito, Y. Haga
  • Organizer: Strongly Correlated Electron Systems 2014
  • Place of Presentation: グルノーブル （フランス）
  • Year and Date: 2014-07-07
• [Remarks] イッテルビウム(Yb)，サマリウム(Sm)系化合物の研究
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/electro_phys/research/research_new_Yb&Sm.html