ET系有機超伝導体の絶縁体-金属クロスオーバーと弾性異常

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640344
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 吉澤 正人 岩手大学, 工学部, 教授 (30220619)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 良樹 岩手大学, 工学部, 助手 (70322964) ; 吉本 則之 岩手大学, 工学部, 助教授 (80250637)
• Keywords: 有機導体 / 層状Mn酸化物 / スクッテルダイト化合物 / 超音波 / 弾性定数 / 超伝導 / 金属・絶縁体転移 / 巨大磁気抵抗

Research Abstract

本研究は、BEDT-TTF(ET)系有機超伝導体に見られる絶縁体から金属へのクロスオーバー的振舞の起源を弾性定数の精密測定を通して研究することを主な目的とする。本年は冷凍機を用いた超音波測定装置の開発を行った。現在、室温から3.5Kまでの温度領域で、超音波弾性定数と吸収係数、電気抵抗等の測定の自動測定が可能となった。また、14Tまでの磁場環境実験の整備を行った。これらの装置を用いて得られた結果は以下のように要約される。本研究では、強相関伝導系の弾性異常の系統的理解の観点から、ET系の弾性異常に加えて、スクッテルダイト物質の基底状態とMn酸化物に見られる絶縁体金属転移を弾性測定を通じて研究を行なった。
(1)k-(ET)_2Cu[N(CN)_2]Brの弾性異常
縦波の弾性定数C_<11>とC_<33>測定を行った。この系は、絶縁体から金属へのクロスオーバーが100K近傍に見い出される。。C_<11>とC_<33>共に40K付近で顕著な弾性軟化減少を示す。磁場によりこの弾性異常は影響を受けないことが今回の実験で判明した。この異常と超伝導との関係を調査するためと、超伝導磁束の研究を行なうために、超伝導転移に伴う弾性異常の測定も行った。
(2)Mn酸化物系における絶縁体・金属転移に伴う弾性異常
層状Mn酸化物La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7の研究を行い、Srの濃度変化、つまりホール濃度の一連の変化(濃度系列)によるMnの3d電子状態の変化について、バンド幅、結晶場分裂、重なり積分をもとにモデル化しその妥当性を評価した。加えて、LaのサイトにPrをドープした(La_<1-z>Pr_z)_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7の弾性測定を行った。この系は4.2Kにおいて約7Tで絶縁体から金属への転移を示す。これに伴い、縦波の弾性定数は顕著な軟化を示し、その後、さらに強い磁場で硬化に転じることを発見した。これらの振る舞いは、同じ絶縁体から金属に移行するET系と全く異なった振る舞いであり、ET系の現象の理解に重要な示唆を与えるものと思われる。
(3)スクッテルダイト物質群の弾性異常
一般式ReTr_4X_<12>(Re:希土類、Tr:遷移金属、X:プニクトゲン)で記述されるスクッテルダイト型化合物について、これまでにLaFe_4P_<12>、PrFe_4P_<12>、NdFe_4P_<12>そしてLaRu_4Sb_<12>、CeRu_4Sb_<12>、PrRu_4Sb_<12>、について弾性定数の測定を行った。PrFe_4P_<12>については(C_<11>-C_<12>)/2に低温で弾性定数に軟化が観測され4f基底状態がΓ_3であることを決定し、磁場中で弾性定数の特異な振る舞いを観測し、この系において四重極近藤効果が存在していることを指摘し、またこの効果が外部磁場に著しく影響を受けることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Y.Nakanishi et al.: "Elastic constants of PrFe_4P_<12> in magnetic fields"Phys. Rev. B. 63. 184429 (2001)
• [Publications] Y.Nakanishi et al.: "Elastic constants of NaFe_4P_<12>"Physica B. (in press). (2002)
• [Publications] T.Simizu, N, Yoshimoto, M.Nakamura, M.Yoshizawa: "High-frequency ultrasonic measurements of κ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2 by devised transducer"Physica B. 281&282. 896-898 (2000)
• [Publications] A.Imaduddin et al.: "Sound velocity measurement of La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7 single crystal"Physica B. (in press). (2002)
• [Publications] A.Imaduddin et al.: "Elastic properties of single crystalline LaSr_2Mn_2O_7"Physica B. (in press). (2002)
• [Publications] A.Imaduddin et al.: "Elastic properties of bilayer manganite La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7"Physica B. (in press). (2002)