2006 Fiscal Year Annual Research Report
PrFe4P12の圧力誘起金属-絶縁体転移の機構解明と新たな圧力誘起相の探索
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18027008
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
小手川 恒 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 助手 (30372684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 達生 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (80205468)
藤原 賢二 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (50238630)
赤澤 輝彦 神戸大学, 海事科学部, 助教授 (30346291)
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| Keywords | スクッテルダイト化合物 / PrFe4P12 / 高圧 / 金属-絶縁体転移 |
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| Research Abstract |
スクッテルダイト化合物PrFe_4P_<12>は6.5Kの低温でf電子の多重極子が秩序化することが報告されている.常圧は金属状態であるが,2.6GPa以上で絶縁体状態に移り変わることが分かった.通常,絶縁体は加圧によりそのバンドギャップが小さくなるため高圧では金属状態が安定である.この絶縁体状態の詳細を調べるため,圧力下のホール効果,磁化,P-NMR測定を行った.
まず,ホール効果測定により3桁程のキャリアー数の減少を確かめ金属-絶縁体転移を確証した.P-NMR測定から絶縁体状態においてスペクトルの急激なブロードニングを観測し,磁気秩序が起きていることを発見した.この秩序状態は,磁化測定の結果から反強磁性の磁気秩序であることが分かった.また,転移温度付近で金属状態と絶縁体状態のNMRのスペクトルが同時に観測されることから,2相の相分離が起きており,転移が1次の相転移であると示唆された.
圧力媒体をダフネオイルから固体のスタイキャストに変えた場合,絶縁体相がより低圧で誘起されることが分かった.絶縁体相が一軸的な圧力下で安定であることを示している.さらに静水圧性の良い石油エーテルで測定を行った場合,金属-絶縁体転移がよりシャープに起きることが分かった.これは転移が1次相転移であることを支持している.
反強磁性秩序は単位胞を2倍にするため,この系をuncompensated metalからcompensated metalへと変化させる.またQ=(100)のフェルミ面のネスティングを引き起こすことも期待される.PrFe_4P_<12>の圧力下絶縁相は磁気秩序によって引き起こされていると考えられる.PrFe_4P_<12>は多極子の自由度も磁気的な自由度も持ち合わせており,わずかな圧力で基底状態が移り変わっていることが分かった.
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