ウラン化合物における5f電子系の局在・遍歴二重性の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640322
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小松原 武美 東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (80004331)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 憲彰 東北大学, 極低温科学センター, 助手 (30292311) ; 酒井 治 東北大学, 大学院理学研究科, 助教授 (60005957)
• Keywords: ウラン化合物 / 強相関係伝導系 / 異方的超伝導 / 物質探索 / バンド構造 / 重い電子系 / フェルミ面 / 遍歴電子系

Research Abstract

局在的な磁性電子が遍歴的電子と混成し,低温で遍歴・局在の二重性格を帯びて質量増強し,準粒子となって重い電子状態が現わす物性現象が「強相関伝導系の物理」である.しかし,セリウム化合物などの4f電子系では,遍歴か局在の両極端に安定化する傾向にあり,二重性の研究対象としては必ずしも適当ではない.一方,ウラン化合物の5f電子は起点から二重性格をもっていて,本研究課題に絶好な研究対象でありながら,5f電子系の二重性格を統一的に理解するには至っていない.そのため,典型的なウラン化合物を開発し,5f電子系の遍歴性や超伝導状態を発生させて,5fの二重性が関与する物性現象を研究する必要がある.
本研究では,我々が最初に物質探索し単結晶化に成功したウラン化合物U_3Pd_<20>Si_6を中心に,高純度単結晶を育成し,ウラン化合物に現れる5f電子系の局在・遍歴の二重性格が関わる量子相転移と揺らぎとの相関や非フェルミ液体的現象の発生機構を解明することを目的として研究を行った.本研究では.東北大学金属材料研究所の研究施設を活用し,従来の研究実績を踏まえ,U_3Pd_<20>Si_6の単結晶を育成し,低温物性を研究した.主な成果は
(1) U_3Pd_<20>Si_6の単結晶育成による静的な物性評価を行い,局在性の高い磁性状態を開発,中性子散乱実験や超音波吸収の研究を行い,特異な相転移を発見した.
(2) 希土類三元系R_3Pd_<20>Ge_6の純良単結晶の育成に成功し,フェルミ面の観測に成功した.
その他,ウラン三元系化合物の新物質探索にも成功しており,研究実績は順調に挙がっている.

Research Products

• [Publications] T.komatsugawa et al: "Physics of strongly correlatid Electron Systems (強相関係伝導系の物理)" Jap.J.Appl.Phys.series11. 1-297 (1999)
• [Publications] 小松原武美: "f電子系の物理の最近の発展:まとめと展望(実験)" 団体物理. 33-4. 375-380 (1998)
• [Publications] N.Kimura et al: "Observation of Main Fermi Surface in UPt_3" J.Phys.Soc.Jpn. 67. 2185-2188 (1998)
• [Publications] N.Tateiwa et al: "Heat-Capacity Investigation on Magnetism in UN_<i2>Al_3" Phys.Rev.B58. 11131-11133 (1998)
• [Publications] S.Fujimori et al: "Evidonce of Mixed valence states in UM_2Al_3(M=Mi,Pd) stucleies by X-ray photos emission spectroscopy" Solid State Commun. 105. 185-188 (1998)
• [Publications] N.Bernhoeft et al: "UPd_2Al_3 : An Analysis of the Inelastic Neutron Scottering spectra" Iternerant Electron Magnetiorr. 1. 43-60 (1998)
• [Publications] J.Kitagawa et al.: "Anisotropic Magnetic Phase Diagram of the Kondo-lattice Compound Ce_3Pd_<20>Ge_6 : Observation of Antiferromagnetic and Quadrupolar Ordering" Phys.Rev.B. 57. 7450-7453 (1998)
• [Publications] Y.Koike et al.: "Long Range Antiferromagnetic Ordering Observed Below 20mK in the Heavy Fermion Superconductor UPt_3" J.Phys.Soc.Jpn. 67. 1142-1145 (1998)
• [Publications] H.Tou et al.: "Nonunitary Spin-triplet Superconductor in UPt_3 : Evidence from ^<195>Pt Knight Shift Study" Phys.Rev.Lett.80. 3129-3132 (1998)
• [Publications] Y.Haga et al.: "High-quality Single Crystal Growth of Uranium-based Intermetallics" J.Magn.Magn.Mat.177-181. 437-438 (1998)
• [Publications] Y.Haga et al: "Purification of Uranium Metal using the Solid State Electrotransport Method under Ultrahigh Vacuum" Jpn.J.Appl.Phys.37. 3604-3609 (1998)
• [Publications] N.Kimura et al.: "Observation of a Main Fermi Surface in UPt_3" J.Phys.Soc.Jpn. 67. 2185-2188 (1998)
• [Publications] Yukihiro Shimizu: "Analysis of Non-Fermi-liquid Behavior in Dilute Uranium Alloy Based on Numerical Renormalization Group Method" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 177-181. 316-318 (1998)
• [Publications] Osamu Sakai: "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. 177-181. 327-328 (1998)
• [Publications] Ryu Takayama: "Single Impurity Anderson Model with Coulomb Repulsion between Conduction Electrons on the Nearest Neighbour Ligand Orbital" Journal of Physical Society of Japan. 67・6. 1844-1847 (1998)
• [Publications] Yukihiro Shimizu: "Numerical Renormalization Group Study of non-Fermi-liquid State on Dilute Uranium Systems" Journal of Physical Society of Japan. 67・7. 2395-2407 (1998)
• [Publications] Wataru Izumida: "Kondo Effect in Single Quantum Dot Systems-Study with Numerical Renormalization Group Method-" Journal of Physical Society of Japan. 67・7. 2444-2454 (1998)
• [Publications] Ryousuke Shiina: "Interplay of Fileld-Induced Multipoles in CeB_6" Journal of Physical Society of Japan. 67・3. 941-949 (1998)