重い電子系の電子スピン共鳴とサイクロトロン共鳴の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08404022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 本河 光博 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30028188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 太田 仁 神戸大学, 理学部, 助教授 (70194173) ; 小山 佳一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70302205) ; 左近 拓男 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80271964)
• Keywords: 重い電子系 / サイクロトロン共鳴 / 磁気共鳴 / CoS_2 / 少数キャリヤー系 / GdAs

Research Abstract

コーンの理論によると、比熱やd.H.v.A効果の測定により得られる重い電子系の電子の見かけの質量が、サイクロトロン共鳴で実験的に得られる値と一致する必然性はない。サイクロトロン共鳴で個々の電子の本当の質量を調べることは強い相関を持つ物質の一つの側面から大きな情報を得る手がかりになる。サイクロトロン共鳴実験のためには強磁場、超低温、高感度ミリ波・サブミリ波分光という技術が必要で、定常強磁場と一昨年度準備したベクトルネットワークアナライザーを用いて研究を行った。今年度はマイクロ波実験用ヘリウム3クライオスタットを開発し、試料としては昨年度のYb_4As_3やYb_4(As_<0.60>P_<0.40>)_3に引き続き、CoS_2とGdAsを取り上げ集中的に実験を行った。CoS_2は磁気モーメントが局在しない系で、最近ド・ハース・ファん・アルフェン効果がダイリューション温度で観測されるような良質の単結晶が得られた。これがサイクロトロン共鳴をやろうとした動機である。まず磁気共鳴実験を行い、キュリー点以下では強磁性共鳴がきれいに観測された。共鳴磁場の温度変化は反磁場の効果として理解され、幅はランダウリフシッツ型のダンピングで理解された。キュリー点以上では幅がほぼ温度にリニアーに増えることがわかったが、このような遍歴電子系の常磁性緩和に関する理論的取り扱いは無い。強磁性体は通常磁場中で相転移が無いのであるが、この物質では磁場をかけた状態で観測された磁気共鳴の幅がキュリー点でミニマムになり、明らかに転移点を示している,今後サイクロトロン共鳴実験を行う。GdAsは少数キャリャー系の物質でこれもド・ハース・ファん・アルフェン効果が観測されている。磁化測定によれば異方性はあまりないことになっているが、我々の反強磁性共鳴により、(111)面が容易面であるような異方性があることがわかった。0.4Kでキャビティのマイクロ波電場マキシマムの位置に試料を置くと明らかに磁気共鳴と異なる吸収が見られるがこれがサイクロトロン共鳴かどうか現在検討中である。

Research Products

• [Publications] H.Ohta: "Spectroscopic Study of Kondo Insulator YbB12 Using the Free Electron Laser" J.Magn.Magn.Mater. 177-181. 341-342 (1998)
• [Publications] S.Mitsudo: "Submillimeter Wave ESR Measurement of LaMnO_3" J.Magn.Magn.Mater. 177-181. 877-878 (1998)
• [Publications] K.Takahashi: "Magnetic and Structural Phase Transition in Heavy Rave Earth Compound DyB6" Physica B. 241-243. 696-698 (1998)
• [Publications] K.Akioka: "Fermi Surface Study of a-(BEDT-TTF)2MHg(SCN)4 by Cyclotron Resonance Measurement" Physica B. 246-247. 311-314 (1998)
• [Publications] R.Pittini: "Cyclotron Resonance Experiments in Y64(As0.6P0.4)3 and Y64(As0.71Sb0.29)3" Physica B. 246-247. 452-455 (1998)
• [Publications] T.Fukuda: "Submillimeter Wave ESR Study on Triangular Lattice Antiferromagnet CuFeO_2" Physica B. 246-247. 569-571 (1998)