低温強磁場を用いたCeNiSnにおける近藤半金属状態の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640438
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 鈴木 孝至 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (00192617)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 敏三 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (20004369)
• Keywords: CeNiSn / 異常金属状態 / 少数キャリア / 強相関電子系 / 比熱 / 低温 / 強磁場 / 近藤半導体

Research Abstract

CeNiSnは,最初いわゆる近藤半導体として発見された。温度低下に伴い,フェルミ準位周辺に重い準粒子バンドが形成される。更に温度を下げるとこの準粒子バンドにギャップが開き半導体となるというものである。比熱はフェルミ準位近傍の状態密度を直接観測できる。比熱および磁場中比熱の測定を中心にして,研究の初期においてはギャップ形成機構の解明に向けて研究を始めた。
単結晶育成技術が向上するに連れ,確かにフェルミ順位近傍の状態密度は減っているものの,電気抵抗は極低温で金属的な振る舞いをする試料が得られるようなった。また,試料が純良化するほど,この傾向が顕著になった。純良化途中の試料に対するNMRや我々の比熱測定からフェルミ準位近傍に1K程度の幅を持った残留状態密度が存在する証拠が得られた。もし,低温でフェルミ準位近傍に状態密度が本質的に残るのなら,これがCeNiSnの電子基底状態そのものである。この性質を調べるため,これまで得られた中で最も純良な試料に対して,1K以下の温度領域すなわち希釈冷凍機温度領域において磁場中比熱の測定を行った。この結果,フェルミ準位近傍の状態は極めて重い準粒子で形成されており,かつ磁場によって動的にその状態が変化する新奇の金属状態であることが分かった。本研究により,これまで常識であった近藤半導体CeNiSnは,新強相関金属CeNiSnという新しいクラスの物質と考えなければならないことを提案できた。
以上の研究から,CeNiSnは二つの特性温度すなわち近藤温度と低温基底状態密度の幅をもつことになる。この新奇の状態は,当然一つのハミルトニアンで記述されているはずであり,この理解がこの物質の理解につながる。現在は,近藤温度に迫る強磁場中における極低温比熱測定装置を開発しながらこの問題に取り組む挑戦を続けている。

Research Products

• [Publications] K.Izawa et al.: "Anomalous Field Dependence of Specific Heat of CeNiSn below 1K" Journal of Magnetism and Magnetic Materials(JMMM). 177-181. 395-396 (1998)
• [Publications] T.Akazawa et al.: "Quadrupolar and Magnetic Phase Diagram of UNiSn" Journal of the Physical Society of Japan(JPSJ). 67(9). 3256-3260 (1998)
• [Publications] T.Suzuki et al.: "Acoustic de Haas van Alphen Effect of CeRuz" JMMM. 177-181. 415-416 (1998)
• [Publications] K.Izawa et al.: "Metallic Ground State of CeNiSn" Physical Review. B59(4). 2599-2603 (1999)
• [Publications] T.Suzuki et al.: "Specific Heat of YbPtSn" Physica. B (印刷中). (1999)
• [Publications] Takashi Suzuki: "Strongly Correlated Low Carrier Metal CeNiSn" Japanese Journal of Applied Physics. Series 11. 82-84 (1999)