多電子配位磁性イオンによる近藤効果の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 酒井 治 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60005957)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 幸弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70250727)
• Keywords: 二チャンネル近藤モデル / 非フェルミ流体 / ラウン化合物 / 磁性不純物 / アンダーソンモデル / 数値くりこみ群

Research Abstract

f^2-配位のイオンにおいて結晶場基底状態が非クラマ-ス2重項である場合に、電子状態が2チャンネル近藤模型(TCKM)に対応づけられて、非フェルミ流体状態が発生、帯磁率が比熱係数に温度の対数に依存する異常の生じる可能性が指摘されて以来、活発な研究が行なわれてきたが、次の問題点があった。
(1)磁性イオンの基本的模型であるアンダーソンモデルでは、弱相関の極限でフェルミ流体であり、この状態が強相関の近藤-重項につながるとの仮定から従来の近藤効果の研究は進められてきた。f^2-型イオンのTCKMへの対応づけは強相関極限として導かれているが、基本のモデルに基づくとき、このような状態は可能であるのか。
(2)希薄ウラン系でTCKM型の異常物性を示している可能性が高いとしてU_xTh_<1-x>Ru_2Si_2が注目されるが、この系は電気抵抗が降温につれ減少するという性質をもつ。TCKMでは通常逆に増加が期待されるが、これが理解可能か。
本課題では次のような結論を得た。(1)について、従来の仮定は必ずしも正しくなく、パラメーターが弱相関から強相関に変化するにつれ、アンダーソンモデルは、結晶場の状況に応じてフェルミ流体や非フェルミ状態を含む様々なタイプの基底状態を取り得る。また、これらの状態間で様々なタイプの転移を示す。従って、非フェルミ状態の発生は可能である。(2)に関連して、非フェルミ流体状態で、弱相関領域に近く、かつ、f^2配位とf^3配位の揺らぎが主な場合、低温で正の磁気抵抗が発生しうることを示した。正の磁気抵抗の現われるとき、抵抗の温度依存性は降温につれ減少する可能性が高い。このようなことが生じるのは、アンダーソンモデルに通常の近藤-重項を導く部分と非フェルミ流体状態を導く部分を同時に含み、その拮抗があることによる。
多電子配位イオン系での近藤効果の発現は従来考えられていたよりはるかに多彩な内容を持つ。

Research Products

• [Publications] Osamu Sakai, Shunya Suzuki, and Yukihiro Shimizu.: "Competition and Transitions of the Ground State Properties of the Impurity Anderson Model with Multi-Electron Occupancy" Solid State Communications. 101・11. 791-796 (1997)
• [Publications] Wataru Izumida, Osamu Sakai, and Yukihiro Shimizu.: "Many Body Effects on Electron Tunneling through Quantum Dots in Aharonov-Bohm Circuit" Journal of the Physical Society of Japan. 66・3. 717-726 (1997)
• [Publications] Ryu Takayama and Osamu Sakai.: "Excitation Spectra of the Anderson Model with Charge Screening through d-f Coulomb Interaction" Journal of the Physical Society of Japan. 66・5. 1512-1525 (1997)
• [Publications] K.Morita, Y.Kaneta, Osamu Sakai, 他: "Fermi Surface of Low Carrier Compound CeBi" Physica. B230-232. 192-194 (1997)
• [Publications] Shunya Suzuki, Osamu Sakai, and Yukihiro Shimizu.: "An Extended Anderson Model that shows Decreasing Resistivity with Decreasing Temperature" Solid State Communucations. 104・7. 429-433 (1997)
• [Publications] Osamu Sakai, Ryousuke Shiina, Hiroyuki Shiba, and Peter Thalmeier.: "A New Interpretation of NMR in Quadrupolar Ordering Phase of CeB_6-Consistency with Neutron Scattering" Journal of Physical Society of Japan. 66・10. 3005-3007 (1997)
• [Publications] H.-D.Kim, O.Sakai,: "Surface and Bulk 4f-Photoemission Spectra of CeIn_3 and CeSn_3" Phyisical Review. B56・3. 1620-1624 (1997)
• [Publications] M.Tsunekawa, O.Sakai,: "High Resolution Photoemision Study of CeRu_2Si_2" Solid State Communications. 103・12. 659-662 (1997)
• [Publications] Ryousuke Shiina, Osamu Sakai, Hiroyuki Shiba, and Peter Thalmeier.: "Interplay of Fileld-Induced Multipoles in CeB_6" Journal of Physical Society of Japan. (印刷中). (1998)
• [Publications] Osamu Sakai, Shunya Suzuki, and Yukihiro Shimizu.: "T^<1/2> Decreasing Resistivity with Decreasing Temperature : A Two Channel Impurity Anderson Model with an Extra Local Spin" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (1998)
• [Publications] Yukihiro Shimizu, Osamu Sakai, and Shynya Suzuki.: "Analysis of Non-Fermi-liquid Behavior in Dilute Uranium Alloy Based on Numerical Renormalization Group Method" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (1998)
• [Publications] Hiroshi Kumigashira, Osamu Sakai,: "Surface and Bulk 4f Electron Structure of CeIn_3 and CeSn_3" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (1998)