2018 Fiscal Year Annual Research Report
パイロクロア酸化物を舞台とする5d多極子の遍歴－局在現象の解明
| Project/Area Number |
18H01169
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
廣井 善二 東京大学, 物性研究所, 教授 (30192719)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | スピン軌道結合金属 / パイロクロア酸化物 / 空間反転対称性 / 超伝導 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
5dパイロクロア酸化物の中でd2電子配置をもつCd2Re2O7はスピン軌道結合金属の候補となる。スピン軌道結合金属では大きなスピン軌道相互作用に由来する、従来にないフェルミ液体不安定性が期待されている。Cd2Re2O7は200Kで空間反転対称性を破る構造相転移を示してよい金属となることが分かっており、その起源がこのフェルミ液体不安定性にあるとされている。低温相はスピン分裂したフェルミ面を有する遍歴多極子秩序状態にあると予想しているが、その詳細は明らかになっていない。さらに1Kで現れる超伝導はパリティ混合超伝導と理論的に示唆されているが、これも実験的には未解明の謎として残されている。本研究では育成条件の最適化により高品質な単結晶試料を育成し、これを用いてフェルミ面や電子状態の異方性を明らかにすることにより遍歴多極子秩序を検証し、超伝導の特徴を明らかにすることを目指す。
本年度は特に良質単結晶を用いて、立方晶から正方晶への構造転移に伴うドメイン形成の制御を行った。多極子相の物性を明らかにするためには、正方晶ドメインを制御して、シングルドメイン化した結晶を用いる必要がある。このために、結晶にピエゾ素子を接着し、１軸性や2軸性の応力を印加することが有用となる。さらに、ドメイン形成を直接観察するため低温における偏光顕微鏡観察実験を同時に行った。これにより、中間温度でのⅡ相と最低温のⅢ相においてシングルドメイン化に成功した。その結果、前者ではc軸長がa軸長より長い正方晶が、後者では逆の歪みを持つ正方晶となることが明確に示された。この歪みの変化は2つの多極子秩序のなんらかの違いを示すと考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通りに、Cd2Re2O7の良質な単結晶作製に成功し、これを用いてドメイン制御実験において成果があげられた。また、結晶はNMR、磁気輸送現象、ドハースファンアルフェン効果実験などの物性実験に供されており、様々な研究が展開した。以上のように、昨年度の進捗状況は概ね良好である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の予定として、シングルドメインとなった結晶において、多極子相のカイラリティに関するドメイン形成の観察とその制御を目指す。これにはエーデルスタイン効果などの電気磁気輸送現象を利用することが考えられる。また、電流誘起磁化の発生の可能性を探る。
一方、最近のNMRによる協同研究の結果、200Kの高温の転移が2段転移であることが示唆された。201-202Kにおいて反転対称性のみを破る立方晶が出現し、さらに197Kあたりで正方晶歪みが出現している可能性が高い。これはこの狭い温度範囲に、低温相とは異なる多極子相が存在することを意味しており、本系のフェルミ液体不安定性の原因を知る上で重要である。果たして2段の相転移があるのか、良質な単結晶における電気抵抗、磁化率、比熱測定を通して詳細に調べる。
良質な単結晶を共同研究者に供給することにより、特に高圧力下での構造、物性、超伝導性を吟味する。
以上により、Cd2Re2O7における多極子相の物性を明らかにすることを目指す。
|
