Interplay between unusual superconducting critical field and magnetic correlation in Pauli-limited superconductors

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K05529
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 横山 淳 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (70361285)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 量子臨界現象 / 超伝導 / 磁気秩序

Outline of Annual Research Achievements

重い電子系超伝導体CeCo(In1-xZnx)5では、亜鉛Znの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。また、ニッケルNiを混入した系CeCo1-xNixIn5では、Niイオン混入によって超伝導は同様に抑制されるが、この系では磁気秩序は発現せず、超伝導が消失するNi濃度（Ni25%）において非フェルミ液体異常が発現する。本課題では、それらの起源に解明するために、巨視および微視測定を駆使して磁場下での超伝導相や反強磁性相、非フェルミ液体異常の性質を調べている。
本年度は課題の最終年度として、前年度までのZnイオンおよびNiイオン置換系の研究進展を踏まえ、イオン置換系に対する詳細なデータ解析および成果公表を行った。特に、広いZnイオン置換領域に対して極低温物性測定を駆使することにより、Zn置換によって発現する磁場誘起反強磁性秩序の量子臨界揺らぎと、CeCoIn5の超伝導臨界磁場近傍で発現する非フェルミ液体異常との相関を示唆する結果を得ることができ、これに関する詳細なスケーリング解析の結果を国際会議で発表した。一方、Ni置換系では、前年度に明らかにしたNi0-30%の広いNiイオン濃度領域における非フェルミ液体異常の磁場応答の詳細な解析を行い、成果を得た。それらの結果や、本課題に沿った各共同研究の結果は、それぞれ論文として公表する段階である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フランス原子力庁(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: フランス原子力庁
• [Int'l Joint Research] ロスアラモス国立研究所/国立強磁場研究所(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ロスアラモス国立研究所/国立強磁場研究所
• [Journal Article] Avoided quantum criticality and cluster-glass formation in itinerant ferromagnet Sr1-x(La0.5K0.5)xRuO3 (2020)
  • Author(s): Iwahara Ryoya、Sugawara Ryoma、Rahmanto、Honma Yutoku、Matsuoka Kensuke、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Tenya Kenichi、Yokoyama Makoto
  • Journal Title: Physical Review Materials Volume: 4 Pages: 074404-1-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.4.074404
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Strong magnetic anisotropy and unusual magnetic field reinforced phase in URhSn with a quasi-kagome structure (2020)
  • Author(s): Shimizu Yusei、Miyake Atsushi、Maurya Arvind、Honda Fuminori、Nakamura Ai、Sato Yoshiki J.、Li Dexin、Homma Yoshiya、Yokoyama Makoto、Tokunaga Yo、Tokunaga Masashi、Aoki Dai
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 102 Pages: 134411-1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.102.134411
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 重い電子系超伝導体CeCoIn5 におけるNi置換効果のNMR (2021)
  • Author(s): 酒井宏典, 徳永陽, 芳賀芳範, 神戸振作, J.-X. Zhu, F. Ronning, 小手川恒, 藤秀樹, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] 重い電子超伝導体CeCoIn5における縦波弾性定数の静水圧依存性 (2021)
  • Author(s): 徳永淳志, 佐藤晴耕, 赤津光洋, 根本祐一, 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会第76回年次大会
• [Presentation] Relationship between quantum critical fluctuations and anomalous superconductivity in CeCoIn5 and its ionic substitutions (2020)
  • Author(s): Makoto Yokoyama
  • Organizer: GIMRT Joint International Symposium on Radiation Effects in Materials and Actinide Science (GIMRT-REMAS2020)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] CeCo(In1－xZnx)5 のZn 濃度-温度-磁場相図 (2020)
  • Author(s): 長谷川奈那, 田山孝, 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Presentation] 重い電子超伝導体CeCoIn5の弾性的性質に対する圧力効果 (2020)
  • Author(s): 徳永淳志, 佐藤晴耕, 赤津光洋, 根本祐一, 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Presentation] 重い電子系超伝導体CeCoIn5 においてZn 置換による不均一電子状態 (2020)
  • Author(s): 酒井宏典, 徳永陽, 芳賀芳範, 神戸振作, J.-X. Zhu, F. Ronning, S. K. Ramakrishna, A. P. Reyes, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
  • Organizer: 日本物理学会2020年秋季大会
• [Remarks] 遍歴強磁性の量子臨界性を回避して現れる磁気ナノクラスターグラス状態
  • URL: http://ltphys.sci.ibaraki.ac.jp/activity-SLKRO.htm