2021 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical study of superconductivity accompanied with hexadecapole order on a degenerate-band model
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18K03507
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
三本 啓輔 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50515567)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電子四極子 / 磁気双極子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
正方晶で頻繁に見られるThCr2Si2型構造は基本的な並進操作と点群の対称操作を持つ共型の空間群であり、その結晶構造が示す物性は精力的に研究されてきた。近年、部分的な並進操作と回転操作の組み合わせであるらせん操作や部分的な並進操作と鏡映操作の組み合わせであるグライド操作をもつ非共型の空間群に属する物質が示す物性に注目が集まっている。中でもCeFeSi型構造のLaMnSiはらせんやグライドをもつ非共型の空間群P4/nmmに属する。最近育成に成功した単結晶を用いた実験などにより293 Kで反強磁性転移を示すことなどが分かったが、これはMnのd電子がグライドなどを消失した磁気空間群P4'/n'm'mに属するq=0の磁気配列を示すことを明らかにした。CeCoSiは未知の相転移を12 Kで、また反強磁性秩序を9.7 Kで示すことが明らかにされている。高温の未知の相転移の起源について電気四極子の安定性について調べたが、結晶場だけでは相として安定しづらいことが分かった。そのため現実的な解を得るために伝導電子との混成など他の寄与を考慮する必要がある。
またLaTSi（T=Mn、Fe、Co）の電子状態を求めた。フェルミエネルギー付近の電子状態は繊維金属元素の3d電子が主成分となるが、LaMnSiだとdxyが大きなフェルミ面を形成し、LaFeSiはdxyの割合が減りdyzやdzxと同じくらいになり、LaCoSiはdx^2-y^2が主成分となることが分かった。Mn、Fe、Coと原子番号が1つずつ大きくなると電子数も増えるが、CeFeSi型結晶構造の物質群が多彩な物性を示すこと関係していることが伺える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
CeCoSiにおけるCeの結晶場がもつ多極子の解明やLaMnSiにおける磁気構造の解明、LaTSi（T=Mn、Fe、Co）の電子状態の解明などを進めた。しかしながら、2021年度もコロナ禍による影響などを受けたため業務が多く、研究の時間を確保することが難しく、希土類イオンの局在的な4f電子と遷移金属元素の遍歴的な3d電子との混成効果の解明について研究を進めることができなかった。そのため進捗状況はやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
縮退したフェルミ面の電子状態がどのような非自明な秩序を示しうるのかをCeFeSi型構造をもつ結晶RTX（R：希土類、T：遷移金属、X：SiやGe）を例にして明らかにする。CeCoSiは多段転移を示し低温の相転移は反強磁性秩序を示すことが分かっている。しかしながら、非弾性中性子実験によりCe3+の結晶場は3つのクラマース二重項に分裂しており、第一励起状態は100 K以上のエネルギーギャップをもつことが報告されている。これは基底状態がもつ自由度である磁気双極子が低温で秩序することを示しているが、高温で起きる相転移はCe3+の結晶場のみでは説明できないため、フェルミ面を形成する伝導電子の働きが重要であることを示唆している。またLaMnSiではMnの磁気秩序を示す付近で特異な電気抵抗の振る舞いを示す。LiFeAsと同じ結晶構造をもつRTXにおいて、どのような電子状態が特異な物性をもたらすのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
研究計画を立てた当初、国内学会、国際学会において研究成果を発表する予定だったが、コロナ禍によりオンライン講演が中心となり旅費の支出予定が無くなったためである。今年度は日本物理学会などが現地開催が計画されているので、学会参加に必要な経費と使用する予定である。また研究成果を公表するために論文投稿費などにも使用する予定である。
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[Presentation] RMnSi(R=La,Ce)の放射光角度分解光電子分光2022
Author(s)
白石海人, 岩田拓万, 黒田健太, Munisa Nurmamat, 中西楓恋, Shiv Kumar, 島田賢也, 有田将司, 小谷佳範, 三本啓輔, 谷田博司, 木村昭夫
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会 (2022年)
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