半導体的基底状態を持つ近藤格子系の研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452058
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高畠 敏郎 広島大学, 総合科学部, 助教授 (40171540)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 孝至 広島大学, 理学部, 講師 (00192617) ; 浴野 稔一 広島大学, 総合科学部, 助手 (40185103) ; 藤井 博信 広島大学, 総合科学部, 教授 (30034573)
• Keywords: 近藤半導体 / エネルギーギャップ / 中性子散乱 / トンネル分光 / セリウム化合物 / 混成効果 / 重い電子系 / スピン相関

Research Abstract

近藤格子系の新しい基底状態である半導体的状態を明らかにする為に、CeNiSnとCeRhSbの単結晶の純良化を進め、バルクな物性測定と中性子散乱、トンネル分光とによって研究した。新しく得た知見を以下に要約する。
1.単結晶の純良化:育成したCeNiSn単結晶を固相電解で精製すると不純物は半減した。一方、CeRhSbはWるつぼに封入したブリッヂマン法によって、良質な単結晶を得た。
2.伝導と磁性:不純物量が減るに従って、両系とも低温での電気抵抗の半導体的増加は抑えられる。これは、ギャップが異方的でフェルミ面の一部でギャップが閉じている事を意味する。ρc>ρb>ρa及びχa>χb>χcという関係が共通に成立する事は、両系で良く似た混成効果によってギャップが形成される事を示す。
3.中性子散乱:CeNiSnではコヒーレンスの発達する20K以下で2meVと4meVの二種類の反強磁性相関が現れる。後者はb軸方向の準一次元的なスピン相関であって、b軸長と同程度の短い相関距離を持つ。
4.トンネル分光:破断接合法を採用する事によって低温でのギャップ形成を初めて直接に観察出来た。2KでのギャップはCeNiSnで8-10meV、CeRhSbで20-27meVである。これは近藤温度T_Kに対応するエネルギーであって、NMRで求めたスピンギャップよりも数倍大きい。

Research Products

• [Publications] T.Takabatake: "Anisotropic Physical Properties of the Kondo Semiconductor CeRhSb" Physical Review B. 50. 623-626 (1994)
• [Publications] H.Kadowaki: "Quasi-One-Dimensional Antiferromagnetic Correlation in the Kondo Semiconductor CeNiSn" J.Physical Society of Japan. 63. 2074-2077 (1994)
• [Publications] T.Takabatake: "Coherence Kondo Gap in CeNiSn and CeRhSb" Physica B. 199&200. 457-462 (1994)
• [Publications] A.Hiess: "Transport Properties of CeNiSn at low Temperatures and in High Magnetic Fields" Physica B. 199&200. 437-439 (1994)
• [Publications] S.Nishigori: "Specific Heat Study on the Energy Gap State in CeRhSb and CeNiSn" Physica B. 199&200. 473-474 (1994)
• [Publications] Y.Bando: "Thermopower and Resistivity of CeRhSb and CePtSn" Physica B. 194&196. 1179-1180 (1994)