異方性を持つ圧力実験方法の確立と圧力誘起磁性・超伝導相の探索

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640366
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 中村 文彦 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助手 (40231477)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 敏三 大学院, 先端物質科学研究科, 名誉教授 ; 伊藤 昌和 大学院, 先端物質科学研究科, 助手 (40294524)
• Keywords: 強相関電子系 / 絶縁体-金属転移 / 反強磁性-強磁性転移 / 圧力 / Ru酸化物 / 量子臨界点

Research Abstract

強相関電子系物質,特にCuやRuの酸化物では,電子相関の変化に伴い,金属-非金属転移,エキゾチックな超伝導・磁性が観測される.特にLa214型結晶構造を持つ系では,磁性と超伝導対称性,格子変形と電子状態の関係の統一的理解をめざした研究に適している.電子相関を変化させるには,圧力実験が効果的である.圧力は系を乱すことなく,電子相関,構造を制御可能であり,各種物理量の圧力係数決定,相図完成などが可能である.
平成14年度は平成13年度にひきつづき
1)反強磁性を基底状態に持つモット絶縁体Ca_2RuO_4の圧力効果
を中心に研究を進めた.この中で注目すべき結果は,モット絶縁体Ca_2RuO_4を加圧し0.5GPaで金属化すること,そして,この絶縁体-金属転移は反強磁性-強磁性転移を伴っていることを発見したことである.さらに,この強磁性転移温度は5GPa以上の加圧で減少し始め,これを外挿すると10GPa程度圧力でT_c消失と超伝導の出現,すなわち量子臨界点が期待される.そこでCa_2RuO_4の圧力相図をさらに20GPaの高圧,50mKの低温までひろげるため
2)10GPaを越え希釈冷凍機温度で使用できる電気抵抗測定用小型ダイアモンドアンビル高圧装置を開発.
現在その性能テスト中である.
また,発見した圧力誘起遍歴電子強磁性相の詳細を調べるため
3)2GPaを越える圧力を発生するSQUID磁化測定装置用ピストンシリンダー圧力装置の開発を行った.
これによりこの強磁性の磁気容易軸がa軸であること,当初0.1μ_B程度と考えられていた残留磁化はO.4-0.5μ_Bであることがわかった.

Research Products

• [Publications] F.Nakamura, et al.: "From Mott insulator to ferromagnetic metal : a pressure study of Ca_2RuO_4"Physical Review B. 65. 220402(R) (2002)
• [Publications] D.Forsythe et al.: "Evolution of Fermi-Liquid Interactions in Sr_2RuO_4 under Pressure"Physical Review Letters. 89. 166402 (2002)
• [Publications] J.Hori et al.: "Correlation between superconductivity and in-plane resistivity in La_<2-X>Sr_XCuO_4"J. Phys. Soc. Jpn. 71. 1346-1352 (2002)