重い電子系超伝導体CeCu_2Si_2の磁気秩序に関するNMRによる研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452041
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北岡 良雄 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (70110707)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝山 邦輔 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (20029416)
• Keywords: 超伝導 / 磁気秩序 / 核磁気共鳴(NMR)

Research Abstract

本研究課題は、重い電子系超伝導体CeCu_2Si_2の超伝導発現機構における磁性の役割を明らかにすることである。初年度はThをCeによって置換した系Ce_<1-x>Th_xCu_2Si_2における8%以下の低濃度域での磁気相図を決定した。Thを添加しないCeCu_2Si_2では、大きな“磁気ゆらぎ"を伴う異常は、外部磁場でT_cを抑制することにより、T_c直上で現れる。ゼロ磁場でも“磁気ゆらぎ"が存在するのか?CeCu_2Si_2の系統的な研究を行ったが、Cuのゼロ磁場でのNQR実験では超伝導の影響が大きく、上記問題は解決出来ていなかった。今回Thの添加により、T_cをわずかに下げることにより、ゼロ磁場でのCuのNQRの実験を行うことができ以下の結果を得た。
(1)トリウム(Th)が6.4%以下では、外部磁場中でのCeCu_2Si_2の場合と同様T_c直上で“磁気ゆらぎ"がゼロ磁場でも現れる。(2)“磁気ゆらぎ"が現れる温度T_MはTh濃度(xの減少)とともに減少し、ゼロ磁場のCeCu_2Si_2でも、超伝導が発現する直前で“磁気ゆらぎ"が発生している。(3)トリウム濃度が6.4%を越えて8%以上になると“磁気ゆらぎ"は静的な“磁気秩序"へと移行していく。以上の事より、CuのNMRとNQRにより初めて見い出された大きな“磁気ゆらぎ"は、ゼロ磁場でも超伝導発現の直前で起こっていることが判明した。“磁気ゆらぎ"が超伝導の原因となっている可能性が高い。最近の種々の実験より、“磁気ゆらぎ"と同時に格子の異常が見い出された。この格子の異常は、4T以上に磁場を増加させると明瞭になり、ある種の相転移の性格をもつようになる。“磁気ゆらぎ"が磁場によってどの様に変容するのか、これを明らかにすることが、来年度の課題である。その準備として、極低温(〜0.3K)と強磁場(〜11T)を組み合わせたNMRの装置を開発した。

Research Products

• [Publications] 北岡 良雄: "Magnetic and Superconducting Phase Diagram of Heavy Fermion Superconductors Ce_<1ーX>Th_XCu_<2.2>Si_2 ーCu NMR and NOR Studyー" Journal of the Physical Society of Japan. 60. 2122-2126 (1991)
• [Publications] 中村 裕之: "NMR Study of Magnetic Correlation in Heavy Fermion Superconductor CeCu_2Si_2" Journal of Physics:Condens.Matter. (1992)
• [Publications] 教学 正文: "Magnetic Instability of the Gap State in CeNiSn at Very Low Temperature" Journal of the Physical Society of Japan. 61. 43-46 (1992)