コバルト化合物の電子相関と超伝導

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05453
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 仲間 隆男 琉球大学, 理学部, 教授 (80264472)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大貫 惇睦 琉球大学, 理学部, 客員教授 (40118659)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: コバルト化合物 / 電子相関 / フェルミ面 / 超伝導 / 電子輸送特性 / 遷移金属化合物

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，3d遷移金属にうち主としてコバルト(Co)の化合物について，純良単結晶の育成，磁性，輸送特性およびフェルミ面の特性を明らかにすることを目的としている．
本年度はRCo2P2化合物のうちRが希土類金属のユウロピウム(Eu)のEuCo2P2とパイライト化合物のCoS2とCoSe2の混晶系Co(S1-xSex)2の単結晶育成を行った．パイライト化合物Co(S1-xSex)2に単結晶試料は，CoBr2を輸送ガスとしての気相成長法で育成を行った．EuCo2P2と混晶系Co(S1-xSex)2ともに単結晶試料が得られた．
格子定数と磁化の測定結果から，原子の仕込量と置換量の関係を見積もりを行った．さらに，X線光電子分光測定で実際の置換量を同定を行い，比熱，磁化率(磁化)および電気抵抗率等の測定も行いその物性を明らかにする．パイライト化合物では，他にNiS2およびNiSe2の単結晶試料も気相成長法で育成した．また，超伝導体CuS2の単結晶の高圧合成を行い純良な単結晶試料を得ている．CuS2については，電気抵抗率の測定から，1.5 Kでの超伝導転移を確認しており，今後ドハース・ファンアルフェン効果を測定しその電子状態を明らかにする．
また，RCo2P2系やパイライト系化合物についても圧力中の輸送特性の測定を行い磁気転移点がゼロの量子臨界点における電子状態を明らかにする．加えて他の化合物についても先行して研究に着手する．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

RCo2P2系化合物(R=Sr, La, Caなど)ではEuCo2P2についてNMR測定を行っている．LaCo2P2およびCaCo2P2について圧力下実験は現在進行中である．
パイライト化合物の混晶系Co(S1-xSex)2については先行して単結晶育成を行った．CoS2はキュリー温度が122 Kの強磁性体で，CoSe2は交換増強されたパウリ常磁性体である．これまでにCo(S1-xSex)2について，X線回折，電気抵抗率，磁化率(磁化)，比熱の測定を行った．格子定数と磁化の測定から，原子の仕込量と置換量の見積もりを行った結果，仕込量よりも1-2 %多くSeに置換されていることがわかった．さらにX線光電子分光測定で実際の置換量を同定を行う．磁場誘起のメタ磁性転移が消失する置換量近傍の電子状態に興味あり，その電子状態を明らかにするために臨界組成近傍の純良単結晶を目指したい．

Strategy for Future Research Activity

本年度に引き続き，パイライト化合物Co(S1-xSex)2およびCuS2の純良単結晶育成を行う．
得られた試料について比熱，磁化率，磁化，電気抵抗率等の測定を行い，高純良な試料についてはドハース・ファンアルフェン効果の実験を行い，フェルミ面の特性を明らかにする．CuS2についてはその超伝導特性の研究を行う．圧力下の測定を行い，磁気転移点が消失する領域における電子状態を研究する．これらの化合物に加えて，あらたに強い電子相関を示す遷移金属化合物の探索を行い純良単結晶を育成しその物性を明らかにする．

Causes of Carryover

年度内に支払予定であった物品の支払が次年度になったことに加え，
参加予定であった国際会議に参加しなかったことが理由である．

Expenditure Plan for Carryover Budget

購入した物品は，次年度早々には支払される予定である．また今年度は，国際会議，国内学会および研究会に研究協力者とともに積極的に参加する予定である．
さらに，今年度は低温実験も多く予定しているため今年度の寒剤購入費として使用する．

Research Products

• [Journal Article] Fermi Surface and Magnetic Properties in Ferromagnet CoS 2 and Paramagnet CoSe 2 with the Pyrite-type Cubic Structure (2017)
  • Author(s): A. Teruya, F. Suzuki, D. Aoki, F. Honda, A. Nakamura, M. Nakashima, Y. Amako, H. Harima, K. Uchima, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. Volume: 807 Pages: 012001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/1/012001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unique Electronic States in Non-centrosymmetric Cubic Compounds (2017)
  • Author(s): M, Kakihana, K. Nishimura, Y. Ashitomi, T. Yara, D. Aoki, A. Nakamura, F. Honda, M. Nakashima, Y. Amako, Y. Uwatoko, T. Sakakibara, S. Nakamura, T. Takeuchi, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Harima, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • Journal Title: Journal of Elec Materi Volume: 46 Pages: 3572-3584
  • DOI: 10.1007/s11664-016-5265-z
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Large Cyclotron Mass and Large Ordered Moment in Ferromagnet CoS2 Compared with Paramagnet CoSe2 (2016)
  • Author(s): A. Teruya, F. Suzuki, D. Aoki, F. Honda, A. Nakamura, M. Nakashima, Y. Amako, H. Harima, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 85 Pages: 064716
  • DOI: http://doi.org/10.7566/JPSJ.85.064716
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconducting, Fermi surface, and magnetic properties in SrTGe3 and EuTGe3 (T: transition metal) with the Rashba-type tetragonal structure (2016)
  • Author(s): M. Kakihana, H. Akamine, K. Tomori, K. Nishimura, A. Teruya, A. Nakamura, F. Honda, D. Aoki, M. Nakashima, Y. Amako, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, T. Takeuchi, T. Kida, M. Hagiwara, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Harima, M. Hedo, T. Nakama, and Y. Onuki
  • Journal Title: J. Alloy. compd. Volume: 694 Pages: 439--451
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.287
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 純良単結晶 FeSn の電子状態の研究 (2017)
  • Author(s): 垣花将司，西村健吾，中島美帆，天児寧，仲村愛，青木大，竹内徹也，木田孝則，萩原政幸，播磨尚朝，内間清晴，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第 72 回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府，豊中市)
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 磁気秩序を持たない EuNi2Si2 と EuIr2Si2 の電子状態の研究 (2017)
  • Author(s): 伊覇航, 安次富洋介，中島美帆，天児寧，本多史憲，仲村愛，青木大，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第 72 回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府，豊中市)
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] CoS2,CoSe2 及びその混晶系の単結晶育成と磁性 (2016)
  • Author(s): 鈴木史記，照屋淳志，垣花将司，播磨 尚朝，内間; 清晴，辺土正人，仲間; 隆男，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県，金沢市)
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 立方晶カイラル構造EuPtSiとEuPtGeの磁性 (2016)
  • Author(s): 安次富洋介，中島美帆，天児寧，辺土 正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県，金沢市)
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] Eu化合物に対するNMRによる微視的電子状態の研究 (2016)
  • Author(s): 比嘉野乃花，久保田史洋，上原 弘敬，盛島真羽，與儀護，安次富洋介，辺土正人，仲間隆男， 大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県，金沢市)
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] Divalent, Trivalent, Intermediate, and Heavy Fermion Properties in Eu Compounds (2016)
  • Author(s): Yoshichika Onuki, Ai Nakamura, Fuminori Honda, Tetsuya Takeuchi, Miho Nakashima, Yasushi Amako, Hisatom Harima, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, Shuei Kayama, Tomoko Kagayama, Katsuya Shimizu, Hiromu Akamine, Keisuke Tomori, Yosuke Ashit- omi, Tomoyuki Yara, Masato Hedo, and Takao Nakama
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2016)
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Year and Date: 2016-05-08 – 2016-05-13
  • Int'l Joint Research