2015 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
26400363
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
高畠 敏郎 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40171540)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 近藤半導体 / 強相関電子系 / セリウム化合物 / トンネル分光 / 光電子分光 / 磁気秩序 / リフシッツ転移 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
c-f混成ギャップをもつ近藤半導体CeT2Al10 (T = Ru, Os)がTN = 28 Kという異常に高い温度で反強磁性 (AFM) 秩序する原因を明らかにするために，計画した研究を行い下記の成果を得た。
高畠は大学院生とともにCeOs2Al10に5d正孔と5d電子をドープした単結晶を育成し，その熱電能と電気抵抗を測定した。母体の熱電能(//ｂ軸)は100K付近で大きな極大を示し40K以下で急減するが，この挙動は正孔・電子ドープによって消失した。この結果は，母体ではTNよりも僅かに高い温度からフェルミ面の一部が消失し始めていることを示唆し，当初予想したように，リフシッツ転移がAFM秩序に先立って起きている可能性が高い。
浴野（連携研究者）は大学院生とともに正孔ドープOs系の破断接合トンネル分光法測定を行い， 混成ギャップの存在がAFM秩序の必要条件であることを確認した。これに対して木村（連携研究者）は，電子ドープRu系の偏光反射分光の解析から，AFM秩序は混成ギャップではなく電荷励起ギャップの有無に依存すると提案した。CeサイトをLaで10％置換した系の中性子散乱実験を研究協力者D.T. Adrojaが行い， Os系ではLa置換しても秩序モーメントは母体と同じくc軸方向に留まるが， Ru系ではb軸方向に転換することを明らかにした。高畠らはT=Os系のLa置換によってはCeの電子状態が変化しないことをバルク物性の測定から確かめた。梅尾（連携研究者）は大学院生とともに独自に開発した一軸圧力下での磁化率（B//P）および比熱を測定できる装置を用いて， Fe系とOs系の測定を実施し，その結果を解析中である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
近藤半導体のCeT2Al10 (T = Ru, Os)が，なぜ28Kという高温でAFM秩序するのかという問題を解決するために，計画した研究を実施し，特異なAFM秩序には伝導バンド（Ru, Osのｄ電子とAlの3p電子の混成バンド）とCeの4f電子との混成ギャップが必要であることを明確にした。27年度の成果はPhys. Rev. B に3編，J. Phys. Soc. に2編をはじめ，計19編の英文論文として公表するとともに国際会議で6件の発表を行った。特に新しい実験として，正孔・電子ドープOs系の熱電能の測定から，母体のAFM秩序に先立って，フェルミ面の再構築が起こっていることを支持する結果を得た。一方，ギャップの異方性を破断接合トンネル分光実験と角度分解光電子分光実験で観測することを試みたが，実験の困難性からまだ成功していない。ただし，トンネル分光ではOs系に電子ドープして金属化した領域でも混成ギャップが観測されたことから，混成ギャップが特異なAFM秩序の必要条件であることが確かになった。研究協力者D.T. AdrojaはCeサイトをLaで10%置換した系の中性子散乱実験を行い， Os系ではLa置換しても秩序モーメントはc軸方向に留まるが， Ru系ではb軸方向に転換することを明らかにした。高畠らはLa置換によってはCeの電子状態が変化しないことをバルク物性の測定から確かめた。梅尾（連携研究者）は大学院生とともに一軸圧力下での比熱および磁化率(B//P)を測定できる装置を開発し， Fe系とOs系の測定を実施した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
残っている重要な課題は，CeT2Al10 (T = Ru, Os)の混成ギャップおよび反強磁性ギャップの異方性を観測し，偏光光反射で捉えられたb軸方向の電荷ギャップとの関係を明らかにすることである。それにはバンド計算を進めている理論家との議論も欠かせない。最終年度であるので，「なぜ高いTNの反強磁性秩序が発現するのか」を説明した論文を発表するとともに，その成果を強相関電子系国際会議などで講演する。
高畠と梅尾（連携研究者）：AFM秩序の異方的な応答を調べるために，磁化を一軸圧と垂直方向で測定する。このための圧力セルは既に設計し，作成依頼中である。浴野（連携研究者）：特定の結晶方位の破断面を出し，原子レベルの空間依存性を測定できるSTM/STSを用いて電子・正孔ドープ系のフェルミ準位付近の状態密度の異方性と温度変化を調べる。横谷（連携研究者）：CeT2Al10（T = Ru，Os)及び置換系単結晶を特定の結晶方位に沿って高真空中で破断した表面で角度分解光電子分光を行う。擬ギャップの異方性とフェルミ面の形状を解析し，そのフェルミ面が電子・正孔ドープで如何に変化するかを調べる。木村（連携研究者）：偏光反射分光で，CeOs2Al10の混成ギャップと電荷ギャップが電子・正孔ドープによってどのように変化するかを調べ，CeRu2Al10の結果と比較する。D.T. Adroja (研究協力者)：CeOs2Al10およびAFM秩序しないCeFe2Al10単結晶の中性子非弾性散乱実験によって，磁気励起ギャップの異方性を観測する。磁気励起が反強磁性マグノン励起か電子・正孔対励起であるのかを決定する。
|
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Quantitative study of the f occupation in CeMIn5 and other cerium compounds with hard X-rays2016
Author(s)
M. Sundermann, F. Strigari, T. Willers, J. Weinen, Y.F. Liao, K.-D. Tsuei, N. Hiraoka, H. Ishii, H. Yamaoka, J. Mizuki, Y. Zekko, E.D. Bauer, J.L. Sarrao, J.D. Thompson, P. Lejay, Y. Muro, K. Yutani, T. Takabatake, A. Tanaka, N. Hollmann, L.H. Tjeng, A. Severing
-
Journal Title
J. Electron Spectr. Related Phenom.
Volume: 209
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Exotic ground state and elastic softening under pulsed magnetic fields in PrTr2Zn20 (Tr = Rh, Ir)2016
Author(s)
I. Ishii, H. Goto, S. Kamikawa, S. Yasin, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, T. Onmaru, K.T. Matsumto, T. Takabatake, T. Suzuki
-
Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 85
Pages: 043601/1-4
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Electronic structure of YbNiX3 (X=Si, Ge) studied by hard X-ray photoemission spectroscopy2015
Author(s)
H. Sato, Y. Utsumi, J. Kodama, H. Nagata, M. A. Avila, R. A. Ribeiro, K. Umeo, T. Takabatake, K. Miura, S. Motonami, H. Anzai, S. Ueda, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
-
Journal Title
Phys. Status Solidi C
Volume: 12
Pages: 620-623
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
[Journal Article] Anomalous enhancement of Seebeck coefficient in Pr-based 1-2-20 system with non-Kramers doublet ground state2015
Author(s)
. Machida, T. Yoshida, T. Ikeura, A. Nakama, R. Higashinaka, Y. Aoki, H. Sato, A. Sakai, S. Nakatsuji, N. Nagasawa, K. Matsumoto, T. Onimaru, T. Takabatake
-
Journal Title
J. Phys.: Conf. Ser.
Volume: 592
Pages: 012025/1-6
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
[Journal Article] Contrasting effect of La substitution on the magnetic moment direction in the Kondo semiconductor CeT2Al10 (T=Ru, Os)2015
Author(s)
D. T. Adroja, A. D. Hiller, C. Ritter, A. Bhattacharyya, D. D. Khalyavin, A. M. Strydom, P. Peratheepan, B. Fak, M. M. Koza, J. Kawabata, Y. Yamada, Y. Okada, Y. Muro, T. Takabatake, J. W. Taylor
-
Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 92
Pages: 094425/1-10
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Investigations of the stability of spin gap formation and the moment direction by electron doping on the Al site in CeRu2Al102015
Author(s)
D.T. Adroja, A. Bhattacharyya, C. Ritter, B. Fak, A.D. Hiller, K. Hayashi, Y. Muro, A.M. Strydom, M.M. Koza, T. Takabatake
Organizer
20th Inter. Conf. on Magnetism
Place of Presentation
Barcelona, Spain
Year and Date
2015-07-08
Int'l Joint Research
-
