2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K05547
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
辺土 正人 琉球大学, 理学部, 教授 (00345232)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ユウロピウム化合物 / 価数転移 / 重い電子状態 / 量子臨界点 / カイラル構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，EuCu2Ge2 を含む EuCu2(Ge1-xSix)2，EuTX (EuPtSi, EuPtGe, EuPdGe, EuIrP），EuCuP, EuCu2P2, EuSnP などのリン化物の単結晶育成を試み，基本的物理量測定，高圧実験を行った。
EuCu2(Ge1-xSix)2 について，Si 濃度を変化させて単結晶育成を育成し，EuCu2Ge2の反強磁性が 多結晶試料の報告と同様に x = 0.7 付近で消失することを単結晶試料でも確認した。さらに 磁気臨界点（QCP）直前の x = 0.45 と x = 0.6 において高圧下電気抵抗測定を行い，加圧によって QCP を迎えるとことを初めて明らかにした。このことは，この系で元素置換によって出現する磁気臨界点は，置換効果による電子状態の変化ではなく，結晶格子の収縮（体積変化）による効果で現れることを明らかにした初めての例であると考えている。この結果については，J. Phys. Soc. Jpn. に掲載が決定し，まもなく公表される予定である。
カイラル磁性体 EuPtSi については，反強磁性相内に閉じた特異な磁気相が存在することを見出し，ホール効果や磁気抵抗などの測定から，その詳細を明らかにした。この結果については，J. Phys. Soc. Jpn. に公表した。他の EuTX 化合物については，単相の試料を得られておらず，次年度でさらに育成条件を探索していく。
また，EuCuP についても，順良な単結晶を育成でき，高圧実験から常圧で 32 K の反強磁性転移温度が 8 GPa で 81 K に到達することを確認した。しかし，測定範囲内では QCP や価数転移を確認できなった。この成果は，J. Alloy. Compd. に投稿し，現在査読中である。
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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
今年度は研究のベースになる試料育成に注力したため，高圧装置及び測定技術開発に特記すべき成果はまだ得られていない。しかし，それ以外の試料育成と付随する試料の基本的物理量測定には予想以上の進展があった。前述のようにEuCu2(Ge1-xSix)2系化合物，特にEuCu2Ge2では純良で大型の単結晶育成に成功し，高圧実験から Eu2+ の磁性状態から磁性が消失し，近藤状態，つまり重い電子状態への連続的な移行を，確認できたことは大きな成果であると考えている。関連物質として，Eu のリン化合物の育成にも挑戦し，いくつかの純良な単結晶が得られている。
カイラル磁性体においても，EuPtGe の結晶育成に成功し，電気抵抗，比熱，磁化率測定から 3.4 K に1次転移的な反強磁性転移が EuPtSiと同様に存在することを確認した。また，EuPtSi と同様な異常な閉じた相の存在の確認や異常ホール効果などの興味深い成果が確認されつつある。しかし，純良性に問題があり，他の育成が成功していない EuTX 系化合物同様，さらに育成条件などの探索を続ける。
これらの成果は，学会・研究会等での講演や学術誌への掲載をきっかけに，国内の研究者の注目を集め，試料提供などにより共同研究が盛んに行われている。今後，多くの成果があがることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究ではEu化合物の高圧下での重い電子状態の探索は重要課題である。現状は 3 GPa までの圧力では不十分で，それ以上の圧力では共同利用施設での実験に頼っている。今年度は，大容量のブリッジマンアンビル高圧容器で安定的に高圧力を発生させる技術を確立し，自前でのEu化合物の高圧実験を行いたい。現状は圧力媒体の封止がうまくいかず，問題点を洗い出している状況にある。高圧容器開発者の東大の北川氏や協同研究者らとの技術交流をさらに行い，研究協力者の大学院生とともに早期に10 GPa 程度は発生したい考えている。10 GPa 程度の圧力まで電気抵抗の圧力効果測定を行い，新しい圧力誘起の価数転移や QCP を持つような新規のユウロピウム化合物を探索することも今期の課題におきたい。
また，圧力下熱電能の熱電対の緩和曲線から熱容量を見積もる新たな実験手法開発においては，測定プログラムの開発が遅れており，今後は緩和比熱法のプログラムを参考にプログラム開発をおこなっていく計画をしている。
合わせて，今年度の宿題になっている結晶育成も同時に進めていき，EuAu2Si2 など圧力誘起相転移が期待される新しい化合物にも挑戦していく。
研究成果の積極的な発信だけでなく，国内外の共同研究を推進していく。
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| Causes of Carryover |
本年度の計画で考えていた高圧容器の開発の部分が予定より遅れており，高圧実験用の消耗品の購入分で余剰が発生している。次年度は今年度分を含んだ計画を実施し，目標とする安定的高圧発生技術の習得と Eu化合物の高圧実験を行う予定である。
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[Presentation] Magnetic properties and effect of pressure on the electronic state of EuCo2Ge22017
Author(s)
Y. Ashitomi, F. Honda, A. Nakamura, D. Aoki, Y. Uwatoko, M. Nakashima, Y. Amako, T. Takeuchi, T. Kida, T. Tahara, M. Hagiwara, Y. Haga, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
Int'l Joint Research
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