重い電子系/絶縁体人工超格子による2次元近藤格子系の創製

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24684027
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 宍戸 寛明 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (80549585)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 重い電子系 / 薄膜 / CeB6 / SmB6

Research Abstract

本研究では今までに報告がない重い電子系/絶縁体の人工超格子の作製を目指すものである.申請者はそのターゲットとして重い電子化合物CeB_6と,同じ結晶構造を持つ近藤絶縁体SmB_6を選んだ.研究プロジェクトの初年度である平成24年度は成膜装置の立ち上げとCeB_6およびSmB_6のエピタキシャル膜の成膜法を模索した.成膜は分子線エピタキシー法を用いることとし,装置の立ち上げを行った.最終的に成膜時の真空度10^<-7>Pa台,蒸着速度1～2A/minでの安定した蒸着を行える性能を得ることに成功した.これには他に類を見ない,高温Kセルによる安定的なBの蒸着法を確立できたことが大きい.高融点低蒸気圧のBに対しては通常は電子ビーム蒸着が用いられ,Kセルによる加熱蒸着の例は少ない.しかしながら本研究で目指すような超高真空下での極めて低い蒸着レートでの安定した蒸着にはKセルによる穏やかで安定してる蒸着方法が有利である.そこで申請者は1900℃程度まで昇温できる高温Kセルを組み合わせて,昇華による蒸着法を確立した.これにより,前述のような低い蒸着レートでも再現性良く,安定した成膜を行うことに成功した.このようなた立ち上げに成功した装置を用いて,CeB_6およびSmB_6の薄膜作成を行い,c軸配向膜を得ることに成功した.c軸配向性は表面での反射高速電子線回折で観測されたパターンとX線回折により確かめられた.また,電気抵抗測定からCeB_6が近藤効果を示すこと,SmB6が絶縁体的なふるまいを示すことを確認し,得られたc軸配向膜でもバルク単結晶の性質を再現できていることが確認できた.

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

分子線エピタキシー装置の立ち上げに成功し,当初の予定通り加熱蒸着によるBの蒸着法を確立できた.CeB_6,SmB_6についてもc軸配向の成膜に成功し,バルク単結晶の性質を再現できることが明らかに出来た.

Strategy for Future Research Activity

CeB_6およびSmB_6のエピタキシャル膜の成膜法を確立し,CeB_6/SmB_6人工超格子を作製する.得られた人工超相子について低温までの輸送係数測定を行い,その電子状態の変化を明らかにする.

Research Products

• [Journal Article] Direct observation of vortices by scanning SQUID microscope on smallsuperconducting Mo80Ge20 circular disks (2013)
  • Author(s): H. T. Huy, H. Shishido. M. Hayashi T.Yotsuya, M. Kato, T. Ishida
  • Journal Title: Physica C : Superconductivity Volume: 484 Pages: 86-90
  • DOI: 10.1016/j.physc.2012.03.037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous superfluid density in quantum critical superconductors (2013)
  • Author(s): K. Hashimoto, Y. Mizukami, R. Katsumata, H. Shishido. M. Yamashita, H. Ikeda, Y.Matsuda, I. A. Schlueter, J. D. Fletcher, A. Carrington, D. Gnida, D. Kaczorowski, and T. Shibauchi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of theUnited States of America Volume: 110 Pages: 3293-3297
  • DOI: 10.1073/pnas.1221976110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR study of the FFLO state and magnetism in CeCoIn5 (2013)
  • Author(s): K. Kumagai, H. Shishido. T. Shibauchi.and Y. Matsuda
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 400 Pages: 022058-1 - 022058-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/2/022058
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Terahertz Conductivity of the Heavy-Fermion State in CeCoIn5 (2013)
  • Author(s): M. Scheffler. T. Weig, M. Dressel, H.Shishido. Y. Mizukami, T. Terashima, T.Shibauchi, and Y. Matsuda
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 82 Pages: 043712-1-043712-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.043712
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclotron Resonance in the Hidden-Order Phase of URu2Si2 (2012)
  • Author(s): S. Tonegawa, K. Hashimoto, K. Ikada, Y. -H. Lin, H. Shishido、Y.Haga, T. D.Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Ikeda, Y. Matsuda, and T. Shibauchi
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 109 Pages: 036401-1 ? 036401-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.036401
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure-induced change of the antiferromagnetic structure in CeRhln5studied by In-NQR measurements (2012)
  • Author(s): M. Yashima, H. Mukuda, Y. Kitaoka, H.Shishido, R. Settai, and Y. Onuki
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 81 Pages: SB013-1 - SB013-4
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 人工2次元近藤格子における量子臨界制御とエキゾチック超伝導 (2012)
  • Author(s): 宍戸寛明,水上雄太,芝内孝禎,寺嶋孝仁,松田祐司
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 47 Pages: 577-591
• [Journal Article] Anomalous Upper Critical Field in CeCoIn5/YbCoIn5 Superlattices with aRashba-Type Heavy Fermion Interface (2012)
  • Author(s): S. K. Goh, Y. Mizukami, H. Shishido, D.Watanabe, S. Yasumoto, M. Shimozawa, M.Yamashita, T. Terashima, Y. Yanase, T.Shibauchi, A. I. Buzdin, and Y. Matsuda
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 109 Pages: 157006-1 - 157006-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.157006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Strong suppression of superconductivity by divalent ytterbium Kondoholes in CeCoIn5 (2012)
  • Author(s): M. Shimozawa, T. Watashige, S. Yasumoto, Y. Mizukami, M. Nakamura, H. Shishido、S.K. Goh, T. Terashima, T. Shibauchi, andY. Matsuda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86 Pages: 144526-1 - 157006-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.144526
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 中性子小角散乱実験によるCeCoIn5の磁束格子構造の印加磁場方向依存性と磁場侵入長の異方性 (2013)
  • Author(s): 池博子, P. Das, 河村聖子, A. S.Camron, E. M. Forgan, M. R.Eskildsen, B. Lake, A.Wiedenmann, K. Kiefer,宍戸寛明、芝内孝禎,松田祐司,古川はづき
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] 分子線エピタキシー法によるMgB2薄膜の作製と評価 (2013)
  • Author(s): 宍戸寛明,二神敦,川井一樹,野口悟,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] NbN細線を用いた超伝導検出器～パルスレーザによる非平衡応答～II (2013)
  • Author(s): 児玉陽平,濱谷健司,吉岡直人,八木行太郎,鳴神吉人,宍戸寛明,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 運動インダクタンス法によるMgB,超伝導ナノワイヤ中性子検出器III (2013)
  • Author(s): 吉岡直人,八木行太郎,鳴神吉人,児玉陽平,宍戸寛明,宮嶋茂之,藤巻朗,三木茂人,王鎮,町田昌彦,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 走査型パルスレーザー励起による超伝導検出器の位置依存性VIII (2013)
  • Author(s): 鳴神吉人,吉岡直人,八木行太郎,児玉陽平,宍戸寛明,宮嶋茂之,藤巻朗,三木茂人,王鎮,町田昌彦,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] Vortex distribution in extended superconducting mesoscopic pentagons (2013)
  • Author(s): HO T. Huy, T. Okamoto, S.Noguchi, H. Shishido. M. Kato, M.Hayashi, T. Yotsuya, T. Ishida
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 東広島
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] MBE法によるMgB2薄膜の製膜 (2013)
  • Author(s): 宍戸寛明,二神敦,川井一樹,野口悟,四谷任,石田武和
  • Organizer: 東北大学金属材料研究所共同利用研究会「ナノ構造超伝導体の磁束構造」
  • Place of Presentation: 仙台(招待講演)
  • Year and Date: 2013-01-31
• [Presentation] MBE法によるMgB2薄膜の製膜 (2012)
  • Author(s): 宍戸寛明,二神敦,川井一樹,野口悟,四谷任,石田武和
  • Organizer: 第11回低温工学・超伝導若手合同講演会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-12-07
• [Presentation] 電流バイアス運動インダクタンス法によるMgB2超伝導中性子検出器の開発 (2012)
  • Author(s): 吉岡直人,八木行太郎,鳴神吉人,児玉陽平,宍戸寛明,宮嶋茂之,藤巻朗,三木茂人,王鎮,町田昌彦,石田武和
  • Organizer: 第11回低温工学・超伝導若手合同講演会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-12-07
• [Presentation] URu2Si2の隠れた秩序相におけるサイクロトロン共鳴 (2012)
  • Author(s): 宍戸寛明,利根川翔,橋本顕一郎,井加田洸輔, Y. H. Lin,池田浩章,芝内孝禎,芳賀芳範,松田達磨,山本悦嗣,大貫惇睦,松田祐司
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ
  • Place of Presentation: 沖縄(招待講演)
  • Year and Date: 2012-11-24
• [Presentation] Y-Fe-Si系の超伝導探索V (2012)
  • Author(s): 藤田一成,野口悟,宍戸寛明,藤原秀紀,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] 運動インダクタンス法によるMgB2超伝導ナノワイヤ中性子検出器II (2012)
  • Author(s): 吉岡直人,八木行太郎,鳴神吉人,児玉陽平,宍戸寛明,四谷任,宮嶋茂之,藤巻朗,三木茂人,王鎮,町田昌彦,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] 重い電子系超伝導体CePt2In7の純良単結晶と物性 (2012)
  • Author(s): 吉原拓哉,宍戸寛明,野口悟,藤原秀紀,石田武和
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] 重い電子系二次元人工超格子CeCoIn5 (n)/YbCoIn5(5)におけるFFLO状態の検証 (2012)
  • Author(s): 渡邊大樹, Swee K. Goh,水上雄太,宍戸寛明.安元智司,山下穣,寺嶋孝仁,芝内孝禎, Alexander l.Buzdin,松田祐司
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] 重い電子系化合物CeCoIn5におけるNMR/NQR測定 (2012)
  • Author(s): 田中裕子,八島光晴,椋田秀和,北岡良雄,宍戸寛明,摂待力生,大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Two Dimensional Superconductivity in Heavy Fermion Artificial Superlattices (2012)
  • Author(s): H. Shishido, Y. Mizukami, T.Shibauchi, M. Shimozawa, S. Yasumoto, D.Watanabe, M.Yamashita, H. Ikeda, T. Terashima, H. Kontani, and Y.Matsuda
  • Organizer: The Fourth International Workshop on the Dual Nature ofF-electrons
  • Place of Presentation: 姫路(招待講演)
  • Year and Date: 2012-07-04