2018 Fiscal Year Annual Research Report
Ultra high pressure synthesis of novel rare-earth borides with cage structure and their physical properties under extremal conditions
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16K05431
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
伊賀 文俊 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (60192473)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超高圧合成 / 近藤半導体 / 価数揺動 / 超伝導 / 多極子 / トポロジカル物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、これまで多彩な強相関電子系の舞台として多くの研究がなされてきた希土類(R)六ホウ化物RB6および十二ホウ化物RB12で、未だ作成されていない空白の化合物を、超高圧合成の手法により創り出し、新規の強相関物性を見出すことである。特に注目されるのは、重い電子系、価数揺動、多極子秩序、近藤半導体、超伝導であり、近年ではトポロジカル物性等も期待される。具体的にはCeB12、PrB12、TmB6が開発目標である。また常圧下で作成されているトポロジカル近藤半導体であるYbB12に、Ca２価イオン置換が可能であるか、その物性はどのようなものかを明らかにする。RB12はこれまでRが３価もしくは４価のものしか見出されておらず、いずれも金属的性質を示す。
2価のCaB12が存在すれば電気伝導的には絶縁体と予想される。置換系ではキャリア伝導を担うキャリアが減っていくので近藤半導体状態がどのような影響を受けるかは極めて興味深いテーマである。このため、当該研究では茨城大学に設置したドイツ製の最大１０００トン荷重可能な高圧発生装置を駆使して物質開発に取り組んだ。3年間で最高発生圧力を当初の14GPaから30年度では20GPaまで更新に成功した。それにより（１）SmB12の創成条件確立、（２）近藤半導体Yb1-xCaxB12作製（最大x=0.3）、（３）Tm1-xCaxB6（最大x=0.4)作製に成功した。これらの成果は物理学会、国際シンポジウム、論文で発表した。（４）Y1-xCexB12やY1-xPrxB12の作製（最大x=0.1）成功でCeB12、PrB12作製には30～40GPaの圧力が必要ということがわかった。圧力の上昇はアンビルサイズの適正縮小化により達成可能で、現在25GPaまで発生可能となった。この技術開発によりCeB12,PrB12を開発に目途が立った。
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[Journal Article] Kondo-like behavior near the magnetic instability in SmB6:Temperature and pressure dependences of the Sm valence2018
Author(s)
N. Emi, N. Kawamura, M. Mizumaki, T. Koyama, N. Ishimatsu, G. Pristas, T. Kagayama, K. Shimizu, Y. Osanai, F. Iga and T. Mito
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Journal Title
Physical Review B, Rapid Communications
Volume: 97
Pages: 161116R(1-5)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Quantum oscillations of electrical resistivity in an insulator2018
Author(s)
Z. Xiang, Y. Kasahara, T. Asaba, B. Lawson, C. Tinsman, Lu Chen, K. Sugimoto, S. Kawaguchi, Y. Sato, G. Li, S. Yao, Y. L. Chen, F. Iga, John Singleton, Y. Matsuda, Lu Li
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Journal Title
Science
Volume: 362
Pages: 65-69
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 白色中性子ホログラフィーによる希土類化合物での原子構造へのドープ効果の観測2019
Author(s)
大山研司, 上地昇一, 金澤雄輝, 福本陽平, 杉本和哉, 山本隆文, 八方直久, 林好一, 原田正英, 及川健一, 稲村泰弘, 松浦航, 伊賀文俊
Organizer
日本物理学会第74回年次大会（2019年）
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[Presentation] 新規希土類12ホウ化物 (Y,R)B12 ( R = Ce, Pr, Nd ) の高圧合成と物性2019
Author(s)
伊賀文俊, 松浦航, 中山裕之, 山田貴大, 竹森氷馬, 新名亨, 入舩徹男, 西山宣正, 松尾晶, 松田康弘, 金道浩一
Organizer
日本物理学会第74回年次大会（2019年）
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[Presentation] 近藤半導体合金Yb1-xRxB12(R=Lu, Zr, Sc, Y)の磁性・伝導・熱物性2018
Author(s)
伊賀文俊, 松浦航, 中山裕之, 横道啓政, 近藤晃弘, 松尾晶, 金道浩一, 松田康弘
Organizer
日本物理学会 2018年秋季大会
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