2016 Fiscal Year Research-status Report
Ce1-xLaxB6/SrB6超格子の次元性制御による八極子秩序の抑制
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16K05456
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
宍戸 寛明 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80549585)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 重い電子系 / 薄膜製膜 / 近藤絶縁体 / 近藤トポロジカル絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
基板としてSi(001)を用いることにより分子線エピタキシー法によりCeB6，SmB6およびSrB6のエピタキシャル薄膜を得た．原料となる希土類とBはそれぞれ独立にクヌードセンセル(Kセル)による加熱蒸着源から供給し，原子の供給速度をKセルの温度コントロールにより精密に制御した．基板温度は1000℃で蒸着を行った．このような高い基板温度下では一般に蒸気圧の高いSmやSrの基板上での再蒸発による欠損が危惧されるが，CeB6のみならずSmB6，SrB6共に科学量論比通りの希土類:B=1:6の蒸着速度でエピタキシャル膜を得た．蒸着は10^-7 Pa程度の超高真空化で行った．Bは蒸気圧が低く，高温Kセルで到達可能な温度では昇華による極めて遅い蒸着速度しか得られない．しかしながら，超高真空下でKセルによる加熱蒸着により長時間の安定したフラックスを得ることにより，安定した膜成長を実現した．得られた膜の構造はX線回折によりその構造を評価した．X線回折の結果から基板の面直方向(Si[001])に対してはRB6[001]が配向したドメインと[-110]が配向したドメインの混交がいずれの希土類硼化物でも観測された．面内においてはSi基板[110]に対してRB6(R:希土類)薄膜[100]が配向する傾向が強い．これはどのドメインでも同様である．そのためRB6[001]//Si[001]のドメインでは面内配向性はRB6[100]/Si[110]でエピタキシャル成長した．これに対してRB6[-110]//Si[001]のドメインでは(-110)面は2回対称であるため，面内でRB6[100]//Si[110]のドメインとRB6[110]//Si[110](RB6[100]//Si[-110])の２つのドメインが生じる．そのため合計３つのドメインが混交してエピタキシャル成長することを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
希土類六硼化物薄膜についてエピタキシャル製膜技術の開発に成功した．これは多極子秩序を示すCeB6のみならず近藤絶縁体SmB6, 通常のバンド絶縁体SrB6も含まれる．更にこれらの希土類六硼化物薄膜の育成条件はほぼ同様であり，同じ基板温度で育成可能であることも明らかになった．これにより本研究で目指す多極子秩序を示す希土類六硼化物の人工超格子の製膜に発展させる準備が整ったといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度で確立された希土類六硼化物薄膜の成膜技術により多極子を示す重い電子系希土類六硼化物と通常のバンド絶縁体となる希土類六硼化物が交互に積層した人工超格子を作製する．人口超格子の重い電子系層の厚みを徐々に薄くすることにより次元性を３次元から２次元へと連続的に変化させ，多極子秩序の抑制とそれに伴う電子状態の変化について電気抵抗率測定から明らかにする．
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| Causes of Carryover |
本研究の遂行のためにはBを蒸着するための高温Kセルが必須である．この高温Kセルを安定的に使用するためには定期的なメンテナンスと消耗部品の交換が欠かせない．またB用のるつぼについてもBの熱膨張と高温での消耗により定期的な交換が欠かせない．これらの費用を見込んでいたが本年度中の実際の消耗は見込みを下回ったため次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前述の通り本年度で見込んでいた消耗が実際には見込みを下回った．しかしながら確実にB用のるつぼやヒータなどの消耗は進んでおり，次年度中での交換が必要と考えられる．繰り越し分を用いてこれらの消耗品の購入を行う予定である．
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Neutron flux spectrum revealed by Nb-based current-biased kinetic inductance detector with a 10B conversion layer2017
Author(s)
S. Miyajima, H. Shishido, Y. Narukami, N. Yoshioka, A. Fujimaki, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
Volume: 842
Pages: 71-75
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of a neutron imager based on superconducting detectors2016
Author(s)
S. Miyajima, H. Yamaguchi, H. Nakayama, H. Shishido, A. Fujimaki, M. Hidaka, M. Harada, K. Oikawa, T. Oku, M. Arai, T. Ishida
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Journal Title
Physica C
Volume: 530
Pages: 98-100
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] CeCoIn5薄膜におけるブロードなNQRスペクトルと核スピン 格子緩和率の分布2017
Author(s)
山中隆義, 下澤雅明, 遠藤僚太, 水上雄太, 宍戸寛明, 北川俊作, 池田浩章, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司, 石田憲二
Organizer
日本物理学会第71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
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[Presentation] Neutron detection by using the Superconducting Nb-based Current Biased Kinetic Inductance Detector2016
Author(s)
H. Shishido, H. Yamaguchi, Y. Miki, S. Miyajima, K. Oikawa, M. Harada, M. Hidaka, T, Oku, M. Arai, A, Fujimaki, T. Ishida
Organizer
The 3rd International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors
Place of Presentation
産業技術総合研究所つくばキャンパス 茨城県つくば市
Year and Date
2016-11-14 – 2016-11-17
Int'l Joint Research
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[Presentation] 超伝導中性子検出器によるイメージングのためのKalliope-DC処理系2016
Author(s)
宍戸寛明, 山口裕之, 三木悠矢, 宮嶋茂之, 小嶋健児, 李 華，鈴木（山形）聡, 内田智久, 田中真伸, 日高睦夫, 及川健一, 原田正英, 奥隆之, 新井正敏, 石田武和
Organizer
計測システム研究会
Place of Presentation
KEK東海キャンパス 茨城県那珂郡東海村
Year and Date
2016-10-13 – 2016-10-14
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[Presentation] RCoIn5薄膜（R = Ce, Yb）における核四重極共鳴測定2016
Author(s)
山中隆義, 下澤雅明, 北川俊作, 遠藤僚太, 水上雄太, 宍戸寛明, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司, 石田憲二
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
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[Presentation] NMR and NQR studies on heavy fermion superlattices CeCoIn5/YbCoIn52016
Author(s)
T. Yamanaka, M. Shimozawa, R. Endo, Y. Mizukami, H. Shishido, T. Terashima, T. Shibauchi, Y. Matsuda, K. Ishida
Organizer
International Conference on Strong Correlated Electron Systems (SCES2016)
Place of Presentation
Zhejiang University, Hangzhou, China
Year and Date
2016-05-08 – 2016-05-13
Int'l Joint Research
