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Pr充填スクッテルダイト化合物における純良単結晶育成と重い電子超伝導の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15540347
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関徳島大学 (2004-2005)
東京都立大学 (2003)

研究代表者

菅原 仁  徳島大学, 総合科学部, 助教授 (60264587)

研究分担者 青木 勇二  首都大学東京, 都市教養学部, 准教授 (20231772)
佐藤 英行  首都大学東京, 都市教養学部, 教授 (80106608)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード充填スクッテルダイト / 強相関電子系 / 重い電子超伝導 / 熱電物質 / 純良単結晶 / 電子輸送効果 / 磁性 / 金属-絶縁体転移 / ドハース・ファンアルフェン効果
研究概要

充填スクッテルダイト型構造を持つ希土類化合物RT_4X_<12>(R=希土類、T=Fe, Ru, Os、X=P, As, Sb)で見られる種々の異常物性について、純良単結晶を用い研究を行った。おもなものを整理すると以下のようになる。
1.PrOs_4Sb_<12>の重い電子超伝導
2.PrRu_4P_<12>の金属-絶縁体(M-I)転移
3.SmOs_4Sb_<12>のにおける特異な重い電子状態
1.PrOs_4Sb_<12>については磁気抵抗測定から低温強磁場で出現する四極子秩序相を異方性を含め詳し調べ、Pr^<3+>イオンの結晶場基底状態はΓ_11重項であることを確認した。また、非弾性中性子散乱実験から超伝導状態で磁気励起ピークの線幅が減少することから、四極子揺らぎが超伝導に関与していることを示唆した。さらに、熱伝導度の磁場依存性から、複数の伝導バンドのそれぞれの超伝導への寄与が異なる、いわゆるマルチバンドの超伝導の可能性を示唆した。
2.PrRu_4P_<12>に関しては比較物質であるLaRu_4P_<12>のdHvA効果測定に成功し、フェルミ面がPrRu_4P_<12>のバンド計算から予測される形状とほぼ一致することを明らかにした。このことは、LaRu_4P_<12>ではM-I転移を示さないことから、ファルミ面の形状のみではなく、4f電子と伝導電子の相互作用がこのM-I転移に重要な役割を果たしていることを示唆した。また、PrRu_4P_<12>の非弾性中性子散乱の実験からM-I転移によって生じる磁気的性質はPrの異なる2つのサイトの結晶場スキームで説明できることを明らかにした。
3.SmOs_4Sb_<12>についてはNQRの測定から3K付近で見られる相転移はバルクの強磁性であることが明らかとなった。また、高圧中の電気抵抗測定から、強磁性量子臨界点付近に位置した物質あることが示唆された。
上記以外に、SmRu_4P_<12>の金属一絶縁体転移、CeOs_4Sb_<12>の近藤半導体的振る舞いと低温秩序相の研究等やその他の充填スクッテルダイト化合物の電子輸送測定、dHvH効果、熱測定、磁気測定、光電子分光、光学伝導度、超音波測定、中性子散乱、メスバウアー効果、ラマン分光等による種々の物性測定が進行中である。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (19件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Femi Surface of LaRu_4P_12 : A clue to the origin of the metal-insulator transition in PrRu_4P_122005

    • 著者名/発表者名
      S.R.Saha et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.71・No.13 (4pages)

      ページ: 132502-132502

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of 4f electron states in the metal-insulater transition of PrRu_4P_122005

    • 著者名/発表者名
      K.Iwasa et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.72・No.2 (5pages)

      ページ: 24414-24414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transport properties of the heavy-fermion superconductor PrOs_4Sb_122005

    • 著者名/発表者名
      H.Sugawara et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.72・No.1 (6pages)

      ページ: 14519-14519

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Heavy fermion SmOs_4Sb_12 compound in vicinity of ferromagnetic critical point2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kotegawa et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.74・No.8

      ページ: 2173-2176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOs_4Sb_122005

    • 著者名/発表者名
      K.Kuwahara et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.95・No.10 (4pages)

      ページ: 107003-107003

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multiband superconductivity in the heavy femion compound PrOs_4Sb_122005

    • 著者名/発表者名
      G.Seyfarth et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.95・No.10 (4pages)

      ページ: 107004-107004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fermi Surface of LaRu_4P_<12> : A clue to the origin of the metal-insulator transition in PrRu_4P_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      S.R.Saha et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.71, No.13

      ページ: 132502-132502

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evolution of 4f electron states in the metal-insulator transition of PrRu_4P_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      K.Iwasa et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.72, No.2

      ページ: 24414-24414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Transport properties of the heavy-fermion superconductor PrOs_4Sb_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      H.Sugawara et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.72, No.1

      ページ: 14519-14519

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Heavy fermion SmOs_4Sb_<12> compound in vicinity of ferromagnetic critical point2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kotegawa et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.74, No.8

      ページ: 2173-2176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOs_4Sb_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kuwahara et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.95, No.10

      ページ: 107003-107003

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Multiband superconductivity in the heavy fermion compound PrOs_4Sb_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      G.Seyfarth et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.95, No.10

      ページ: 107004-107004

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOs_4Sb_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kuwahara et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.95, No. 10

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonel Kondo Behaviors Realized in the Filled Skutterudite Structure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Aoki et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.74, No.1

      ページ: 209-221

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Exotic Heavy-Fermion State in Filled Skutterudite SmOs_4Sb_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      S.Sanada et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.74, No.1

      ページ: 246-249

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Pressure-induced Metal-insulator Transition in the Filled Skutterudite PrFe_4P_<12>2005

    • 著者名/発表者名
      H.Hidaka et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B Vol.71, Issue 7

      ページ: 73102-73102

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Flux-line Lattice Distortion in PrOs_4Sb_<12>2004

    • 著者名/発表者名
      A.D.Huxley et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters Vol.93, No.18

      ページ: 187005-187005

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic Excitation in Heavy-Fermion Superconductor PrOs_4Sb_<12>2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kuwahara et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.73, No.6

      ページ: 1438-1441

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] New High-Field State in PrFe_4P_<12>2003

    • 著者名/発表者名
      T.Tayama et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Vol.73, No.12

      ページ: 3258-3261

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] K.Izawa et al.: "Multiple Superconducting Phases in New Heavy Fermion Superconductors PrOs_4Sb_<12>"Physical Review Letters. Vol.90, No.11. 117001-117004 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kohgi et al.: "Evidence for Magnetic-field-induced Ordering in the Heavy Fermion Superconductor PrOs_4Sb_<12>"Journal of Physical Society of Japan. Vol.72, No.5. 1002-1005 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tayama et al.: "Magnetic Phase Diagram of the Heavy Fermion Superconductor PrOs_4Sb_<12>"Journal of Physical Society of Japan. Vol.72, No.6. 1516-1522 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Aoki et al.: "Time-reversal Symmetry-breaking Superconductivity in Heavy Fermion PrOs_4Sb_<12> Detected by Muon Spin Relaxation"Physical Review Letters. Vol.91, No.6. 067003-067006 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.M.Chia et al.: "Probing the Superconducting Gap Symmetry PrOs_4Sb_<12> : A Penetration Depth Study"Physical Review Letters. Vol.91, No.24. 247003-247006 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] C.R.Rotundu et al.: "High Magnetic Field Phase Diagram of PrOs_4Sb_<12>"Physical Review Letters. Vol.92, No.3. 037203-037206 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2020-05-15  

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