Ce1-xLaxB6/SrB6超格子の次元性制御による八極子秩序の抑制

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05456
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• 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)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 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

Outline of Annual Research Achievements

分子線エピタキシー法によりCeB6およびSmB6おエピタキシャル膜を得た．基板にはSi(100)面を用いた．基板に対する前処理として，表面に存在する自然酸化膜を除去する目的でフッ酸によるエッチングを行った．Bは高融点低蒸気圧であるが，わずかながら昇華性がある．本研究ではその点を利用して高温クヌードセンセル(Kセル)による加熱蒸着でBの蒸着を行った．この手法は通常選択される電子ビーム蒸着に対して蒸着レートのより高い安定性が得られるというメリットがある一方，蒸着レートが極めて低くなるデメリットがある．本研究では長時間の時間平均を取ることで低いレートでも正確な蒸着レートの読み取りを可能にした．これにより低いレートだが良くコントロールされた蒸着を実現した．Ce, Smに関してもKセルを用いて，低いレートでの安定した材料原子の供給を実現した．これによりエピタキシャル成長した膜を得た．結晶方位はCeB6の方が良くコントロールされており，基板の面直方向には[001]が成長し，面内ではSi[110]に対してCeB6[100]が配向した膜が得られた．SmB6に関してはCeB6と同様の配向性のドメインに加えて，面直方向にSmB6の[011]が成長し，面内方向ではSi[110]に対してSmB6[100]が配向したドメインとSi[-110]に対してSmB6[100]が配向したドメインの3つのドメインが混交して成長した．CeB6薄膜では，磁場下の電気抵抗率測定から薄膜においても四重極秩序が実現していることを明らかにした．SmB6についてはパルス強磁場を用いて磁気抵抗とホール抵抗の測定を行った．SmB6は負の磁気抵抗を示すが，強磁場下でも低温で一定値を示す特異な温度依存性はほとんど変化しないことを明らかにした．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

薄膜試料においてもバルクの振る舞いを良く再現しうること，極低温での物性測定が可能であることを示した．今後は超格子膜の成膜を行い，その物性測定を行う．

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究で確立した希土類硼化物薄膜の成膜技術を用い，希土類硼化物薄膜とバンド絶縁体の人工超格子を作製する．希土類硼化物層の厚みを徐々に薄くすることにより次元性を制御し，電子状態の変化を明らかにする．

Causes of Carryover

(理由）
高温Kセル用のヒーターおよびるつぼについて高額な消耗品として消耗を見込んでいたが，本年度中の消耗が見込みより少なかった．また寒剤についての消耗を見込んでいたが，想定よりも消費量が少なかった．
(使用計画）
超格子膜の作成と極低温の測定を行う．ヒーター，るつぼなどの消耗品購入と寒剤費用に充てる．

Research Products

• [Int'l Joint Research] Universitut Stuttgart(Germany)
  • Country Name: Germany
  • Counterpart Institution: Universitut Stuttgart
• [Int'l Joint Research] CEA Grenoble(France)
  • Country Name: France
  • Counterpart Institution: CEA Grenoble
• [Journal Article] Scanning SQUID Microscopy for Sensing Vector Magnetic Field (2018)
  • Author(s): Vu The Dang、Toji Masaki、Ito Atsuki、Miyajima Shigeyuki、Ho Thanh Huy、Shishido Hiroaki、Maezawa Masaaki、Hidaka Mutsuo、Hayashi Masahiko、Ishida Takekazu
  • Journal Title: IEEE Transactions on Applied Superconductivity Volume: 28 Pages: 1～5
  • DOI: 10.1109/TASC.2018.2808765
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR studies on heavy fermion and conventional metal superlattices CeCoIn5/YbCoIn5 (2017)
  • Author(s): Yamanaka T.、Shimozawa M.、Endo R.、Mizukami Y.、Shishido H.、Terashima T.、Shibauchi T.、Matsuda Y.、Ishida K.
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 807 Pages: 012004
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/1/012004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic and superconducting properties of a heavy-fermion CeCoIn5 epitaxial film probed by nuclear quadrupole resonance (2017)
  • Author(s): T. Yamanaka, M. Shimozawa, H. Shishido, S. Kitagawa, H. Ikeda, T. Shibauchi, T. Terashima, Y. Matsuda, K. Ishida
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Pages: 060507(R)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.060507
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vector sensor for scanning SQUID microscopy (2017)
  • Author(s): Dang Vu The、Toji Masaki、Thanh Huy Ho、Miyajima Shigeyuki、Shishido Hiroaki、Hidaka Mutsuo、Hayashi Masahiko、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 871 Pages: 012075
  • DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012075
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Epitaxial growth of superconducting MgB2 thin films with a Mg buffer layer at 110 °C (2017)
  • Author(s): Shishido Hiroaki、Nakagami Takatoshi、Yoshida Takuya、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 871 Pages: 012036～012036
  • DOI: 10.1088/1742-6596/871/1/012036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neutron detection using the superconducting Nb-based current-biased kinetic inductance detector (2017)
  • Author(s): Shishido Hiroaki、Yamaguchi Hiroyuki、Miki Yuya、Miyajima Shigeyuki、Oikawa Kenichi、Harada Masahide、Hidaka Mutsuo、Oku Takayuki、Arai Masatoshi、Fujimaki Akira、Ishida Takekazu
  • Journal Title: Superconductor Science and Technology Volume: 30 Pages: 094003～094003
  • DOI: 10.1088/1361-6668/aa7a3d
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Toward scanning vector SQUID microscopy (2018)
  • Author(s): T. Ishida, V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi
  • Organizer: 新規超伝導体・ナノ構造超伝導体における渦糸物理
• [Presentation] 超伝導中性子検出器を用いたエネルギー分解イメージング測定 (2018)
  • Author(s): 宍戸寛明, 山口裕之, 三木悠矢, 飯澤侑貴, 西村和真, 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: 新規超伝導体・ナノ構造超伝導体における渦糸物理
• [Presentation] 超伝導検出器による中性子顕微鏡の実現 (2018)
  • Author(s): 石田武和, 山口裕之, 三木悠矢, 飯澤侑貴, 西村和真, 宍戸寛明, Vu The Dang, 小嶋健児, 鈴木聡, 宮嶋茂之, 日高睦夫, 及川健一, 原田正英, 奥隆之, 曽山和彦, 相澤一也, 小山富男
  • Organizer: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ 第9回MLFシンポジウム, 第35回PFシンポジウム
• [Presentation] SmB6エピタキシャル薄膜の磁気抵抗及びホール抵抗測定 (2018)
  • Author(s): 幸塚祐哉, 宍戸寛明, 田原大夢, 鳴海康雄, 木田孝則, 若林元気, 奥村慧, 中神嵩俊, 萩原政幸, 石田武和
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 115In-NMR/NQRで観る人工超格子CeCoIn5/CeRhIn5及びエピタキシャル膜CeRhIn5の磁気構造の層数依存性 (2018)
  • Author(s): 仲嶺元輝, 山中隆義, 北川俊作, 石田憲二, 石井智大, 成塚政裕, 鳥井陽平, 下澤雅明, 宍戸寛明, 笠原成, 常盤欣文, 笠原裕一, 水上雄太, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] dHvA measurements of CeCoIn5 at ultra-low temperatures (2017)
  • Author(s): H. Shishido, S. Yamada , K. Sugii , M. Shimozawa, Y. Yanase, M. Yamashita
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Kalliope-based High-Speed Neutron imager by a delay-line current biased kinetic inductance detector (2017)
  • Author(s): H. Shishido, Y. Miki, H. Yamaguchi, Y. Iizawa, K. M Kojima, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, K. Soyama, S. Miyajima, M. Hidaka, and T. Ishida
  • Organizer: 17th international workshop on Low Temperature Detectors (LTD17)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Four-Lead Superconducting Detector Developed for Neutron Radiography (2017)
  • Author(s): T. Ishida, H. Shishido, H. Yamaguchi, Y. Miki, Y. Iizawa, K. M. Kojima, S. Miyajima, M. Hidaka, T. Koyama, M. Harada, K. Oikawa, T. Oku1, K. Soyama
  • Organizer: 17th international workshop on Low Temperature Detectors
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Epitaxial growth of rare-earth hexaboride thin films prepared by the molecular beam epitaxy (2017)
  • Author(s): H. Shishido, Y. Kozuka, T. Nakagami, and T. Ishida
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neutron radiography by using a superconducting neutron detector (2017)
  • Author(s): T. Ishida, H. Yamaguchi, Y. Miki, Y. Iizawa, H. Shishido, S. Miyajima, K. M Kojima, M. Hidaka, K. Oikawa, M. Harada, T. Oku, M. Arai
  • Organizer: The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Scanning SQUID Vector Microscopy (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Scanning SQUID Microscopy for Sensing Vector Magnetic Field (2017)
  • Author(s): T. Vu, M. Toji, A. Ito, S. Miyajima, T. Ho, H. Shishido, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: 13th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Superconducting Imager by means of a Delay Line Current-Biased Kinetic Inductance Detector (2017)
  • Author(s): T. Ishida, H. Yamaguchi, Y. Miki, Y. Iizawa, H. Shishido, S. Miyagima, K. Kojima, M. Hidaka, T. Koyama, M. Harada, K. Oikawa, T. Oku, K. Soyama
  • Organizer: 13th European Conference on Applied Superconductivity (EUCAS 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SQUID Microscopy for Probing Vortices in Small-Restricted Geometry (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Minomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: Tenth International Conference on Vortex Matter in Nanostructured Superconductors (VORTEX X)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neutron Radiography for Material Sciences using Superconducting Delay-line Detectors (2017)
  • Author(s): T. Ishida, H. Yamaguchi, Y. Miki, Y. Iizawa, V. T. Dang, H. Shishido, S. Miyajima, K. M. Kojima, M. Hidaka, T. Koyama, M. Harada, K. Oikawa, T. Oku, K. Soyama
  • Organizer: The 4th International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA 2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High speed neutron imaging system using a delay line current biased kinetic inductance detector (2017)
  • Author(s): Hiroaki Shishido
  • Organizer: The 11th NanoSquare Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Constructing a Vector Scanning SQUID System (2017)
  • Author(s): T. D. Vu, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, T. H. Ho, H. Shishido, M. Kato, M. Maezawa, M. Hidaka, M. Hayashi, T. Ishida
  • Organizer: 21th international Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neutron signal features of Nb-based kinetic inductance detector with 10B convertor (2017)
  • Author(s): Y. Miki, H. Yamaguchi, Y. Iizawa, H. shishido, K. M Kojima, K. Oikawa, M. Harada, S. Miyajima, M. Hidaka, T. Oku, K. Soyama, T. Ishida
  • Organizer: 21th international Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Signal propagation in delay-line kinetic inductance detector under DC bias current (2017)
  • Author(s): Y. Iizawa, H. Yamaguchi, Y. Miki, K. Nishimura, H. Shishido, K. M Kojima, K. Oikawa, M. Harada, S. Miyajima, M. Hidaka, T. Oku, K. Soyama, T. Koyama, T. Ishida
  • Organizer: 21th international Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Microfabrication of MgB2 by a conventional lift-off process (2017)
  • Author(s): T. Nakagami, H, Shishido, T. Ishida
  • Organizer: 21th international Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分子線エピタキシー法によるSmB6エピタキシャル薄膜の作製 (2017)
  • Author(s): 宍戸寛明, 幸塚祐哉, 若林元気, 奥村慧, 中神嵩俊, 石田武和
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] NMR/NQRによる重い電子系人工超格子CeCoIn5/CeRhIn5及びCeRhIn5単結晶膜の磁気状態の研究 (2017)
  • Author(s): 仲嶺元輝, 山中隆義, 北川俊作, 石田憲二, 石井智大, 成塚政裕, 鳥井陽平, 下澤雅明, 宍戸寛明, 笠原成, 常盤欣文, 笠原裕一, 水上雄太, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [Presentation] Development of novel SQUID microscopy (2017)
  • Author(s): V. T. Dang, M. Toji, A. Ito, Y. Ninomiya, S. Miyajima, H. T. Huy, H. Shishido, M. Kato, M. Hidaka, M. Hayashi
  • Organizer: 第25 回渦糸物理国内会議 -超伝導体における渦糸状態の物理と応用