2018 Fiscal Year Research-status Report
Interplay between unusual superconducting critical field and magnetic correlation in Pauli-limited superconductors
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17K05529
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
横山 淳 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (70361285)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 量子臨界現象 / 重い電子系 / 強相関電子系 / 量子スピン揺らぎ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
正方晶の結晶構造を持つ重い電子系超伝導体CeCoIn5では、2.3ケルビン以下に様々な特異な性質を持つ超伝導秩序が現れるとともに、超伝導上部臨界磁場近傍では量子臨界揺らぎに起因する非フェルミ液体異常がみられる。また、亜鉛Znを混入した系CeCo(In1-xZnx)5では、Znイオン混入によって超伝導転移点は抑制され、新たに反強磁性秩序が誘起される。その際、強いパウリ常磁性効果に起因して、超伝導転移点の減少に反し超伝導上部臨界磁場は抑制されないという他にはない特異性を示す。本課題では、これらの異常物性の関係性を解明するために、巨視および微視測定を駆使して磁場下での超伝導秩序やスピン揺らぎの性質を調べている。
本年度は、この系の量子臨界揺らぎの起源を解明し、上記の異常物性を包括的に理解するうえでの新たな突破口を見出すために、新たにニッケル(Ni)イオン置換系における非フェルミ液体異常の研究を開始した。CeCoIn5においては、量子臨界揺らぎは超伝導上部臨界磁場以下の磁場では超伝導相によって抑制されている（あるいはマスクされている）ために観測が困難であるが、Niを混入した系では超伝導が消失するために、非フェルミ液体異常を零磁場近傍においても観測できるメリットがある。我々はNiを25%を置換した系において、非フェルミ液体異常をもたらす量子臨界揺らぎは正方晶のc軸に偏極した量子スピン揺らぎに起因することを、磁化や比熱の測定より明らかにした。この磁気異方性は、CeCoIn5の超伝導相内でみられる磁気異方性（超伝導上部臨界磁場の異方性やレゾナンスピークのスピン偏極方向）と類似しており、量子臨界揺らぎと超伝導発現に強い相関があることを示唆するものである。この成果をもとに、研究協力者とともに現在、様々な微視測定を進行中である。
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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
本年度は、CeCoIn5の様々な異常物性の起源や関係性を包括的に理解するために、あらたにNi置換系における量子臨界揺らぎの研究を始め、量子スピン揺らぎと超伝導物性に相関に対する重要な知見を得ることができた。また、前年度に行ったZnイオン置換系が示す物性との関係性や位置づけに関しても展望が開けてきた。今後、研究協力者とこの成果を共有し効率的な微視測定を直ちに行うことによって、より具体的な情報を得ることができると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度には、Znを7%混入した系での磁場誘起反強磁性秩序やその量子臨界揺らぎの発見を通じて、量子臨界揺らぎと反強磁性秩序の直接的な結びつきを初めてとらえることができた。また、本年度にはこれと異なるNi置換系において、量子臨界揺らぎと超伝導秩序の密接なつながりが明らかになった。つまり、このZn 置換系およびNi置換系では、反強磁性秩序およびその量子臨界揺らぎと超伝導に関する系統的研究が可能な系であることを示している。母物質であるCeCoIn5では、量子臨界揺らぎにかかわる様々な異常な超伝導物性が発見されており、その多くの起源は未解明である。よって次年度以降は引き続き、これらのイオン置換系の巨視測定・微視測定を遂行し、CeCoIn5の異常な超伝導物性の起源解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
ほぼ計画通りの支出を行った。論文投稿準備の際に為替などの影響でわずかな差額(11円)が生じたが、次年度に研究成果を公表するための国際会議参加経費として、合わせて使用するほうが効率・経済的と判断した。
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