セリウム近藤半導体の高温反強磁性秩序

• 研究課題/領域番号: 15K05180
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 富山県立大学
• 研究代表者: 室 裕司 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50385530)
• 研究協力者: 福原 忠 富山県立大学, 工学部, 教授 ; 桑井 智彦 富山大学, 理学部, 教授 ; 高畠 敏郎 広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 教授 ; 梅尾 和則 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 ; 林 慶介 広島大学, 大学院先端物質科学研究科, 院生 ; ADROJA Devashibhai ラザフォード・アップルトン研究所, ISIS施設, 上級研究員
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 磁性 / 強相関電子系 / セリウム化合物 / 近藤半導体 / 反強磁性秩序 / 異常反強磁性秩序 / 元素置換効果 / 異方的近藤効果 / 局所反転対称性の欠如 / 新物質開発 / 異方的c-f混成

研究成果の概要

反強磁性近藤半導体CeRu2Al10における27Kという非常に高い転移温度の起源を解明するため、主に含有量の高いAl原子をSiやZnなどで置換し、伝導電子濃度と反強磁性秩序との相関を調べた。Si置換からZn置換へと電子濃度が減少するにしたがって、近藤効果が増強される一方、転移温度や混成ギャップの大きさは置換していないCeRu2Al10で最大であった。置換する元素によらず、平均電子濃度で物性変化をよく説明できることから、Ru4d電子とAl3p電子が混成した複雑な伝導バンドを形成しており、CeRu2Al10に特徴的なc-f交換相互作用の強い異方性を生み出していることを指摘した。

研究成果

• [国際共同研究] ラザフォード・アップルトン研究所/ダラム大学(英国)
• [国際共同研究] ヨハネスブルグ大学(南アフリカ)
• [国際共同研究] ラザフォード・アップルトン研究所/ダラム大学(英国)
• [国際共同研究] ラザフォード･アップルトン研究所(英国)
• [国際共同研究] ケルン大学(ドイツ)
• [雑誌論文] La Substitution and Pressure Studies on CeCoSi: A Possible Antiferroquadrupolar Ordering Induced by Pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanida Hiroshi、Muro Yuji、Matsumura Takeshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 2 ページ: 023705-023705
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.023705
  • NAID: 210000134688
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Spin-Canted Antiferromagnetic Ground State in CeRu2Al10 (2018)
  • 著者名/発表者名: Dean Philip、Muro Yuji、Takabatake Toshiro、Hatton Peter D.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 1 ページ: 013706-013706
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.013706
  • NAID: 210000134656
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic dependence of the magnetic transition on uniaxial pressure in the Kondo semiconductors CeT2Al10 (T = Ru and Os) (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, K. Umeo, T. Takeuchi, J. Kawabata, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.245130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uniaxial pressure effects on the unusual antiferromagnetic transition in the Kondo semiconductor CeOs2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, K. Umeo, Y. Yamada, J. Kawabata, Y. Muro, and T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 807 号: 2 ページ: 022002-022002
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/2/022002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dilution effects on the antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, J. Kawabata, Y. Yamada, Y. Muro, and T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 807 ページ: 022003-022003
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/2/022003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sb-NMR/NQR studies of heavy fermion system YbRhSb (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuki Kishimoto, Yosiki Awai, Hisashi Kotegawa, Hideki Tou, Yuji Muro, Koji Nakamura, Masafumi Sera, and Toshiro Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 807 ページ: 012014-012014
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/1/012014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Doping effects on the hybridization gap and antiferromagnetic order in the Kondo semiconductor CeOs2Al10 studied by break-junction experiments (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Kawabata, T. Ekino, Y. Yamada, Y. Okada, A. Sugimoto, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 95 巻: 95 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.035144
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interplay between hybridization gaps and antiferromagnetic gap in the hole-doped Kondo semiconductor Ce(Os1-yRey)2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Kawabata, T. Ekino, Y. Yamada, A.Sugimoto, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Uniaxial pressure effects on the unusual antiferromagnetic transition in the Kondo semiconductor CeOs2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, K. Umeo, Y. Yamada, J. Kawabata, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dilution effects on the antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Okada, J. Kawabata, Y. Yamada, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sb-NMR/NQR studies of heavy fermion system YbRhSb (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kishimoto, Y. Awai, H. Kotegawa, H. Tou, Y. Muro, K. Nakamura, M. Sera, T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative study of the f occupation in CeMIn5 and other cerium compounds with hard X-rays (2016)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 209 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.02.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of Si substitution on the antiferromagnetic ordering in the Kondo semiconductor CeRu2Al10 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, Y. Muro, T. Fukuhara, J. Kawabata, T. Kuwai, T. Takabatake
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 号: 3 ページ: 034714-034714
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.034714
  • NAID: 210000133873
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hybridization gaps and antiferromagnetic gap in the Kondo semiconductors CeT2Al10 (T=Fe and Os) observed by break-junction tunneling spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: . Kawabata, T. Ekino, Y. Yamada, Y. Sakai, A. Sugimoto, Y. Muro, T. Takabatake
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.201113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contrasting effect of La substitution on the magnetic moment direction in the Kondo semiconductor CeT2Al10 (T = Ru, Os) (2015)
  • 著者名/発表者名: D. T. Adroja, A. D. Hillier, 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
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.094425
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic Chemical Pressure Effect on the Antiferromagnetic Kondo Semiconductor Ce(Ru1-xFex)2Al10 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, Y. Muro, T. Fukuhara, T. Kuwai, J. Kawabata, T. Takabatake, M. Hagihara, K. Motoya
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 121-126
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Ce希薄系Ce-Rh-Al三元化合物の物質探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 室裕司,青木雄平,谷田博司, 福原忠
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 一軸圧力によるCeT2Al10(T=Ru, Os)のTNの異方的変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹内崇志,林慶介,梅尾和則,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 近藤半導体CeT2Al10(T=Ru,Os)の一軸圧下における反強磁性転移の格子ひずみ依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林慶介,竹内崇志,川端丈,梅尾和則,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 近藤半導体CeOs2Al10の三段のギャップに対する4f正孔及び5d正孔/電子ドープの効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川端;丈,浴野稔一,岡田泰洋,山田義大,杉本暁,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] α-CeNiSb3単結晶の磁性と伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神谷洋平,福原忠,室裕司,桑井智彦,増渕伸一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] 近藤半導体CeT2Al10(T = Ru, Os)の特異な反強磁性秩序に対する一軸圧力効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林慶介,竹内崇志,川端丈,梅尾和則,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Single crystal study for a ferromagnetic Kondo compound alpha-CeNiSb3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muro, Y. Kamiya, T. Fukuhara, T. Kuwai
  • 学会等名: J-Physics2017: International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena,
  • 国際学会
• [学会発表] 3p-hole doping effect on the unusual antiferromagnetic transition in the Kondo semiconductor CeRu2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Muro, T. Fukuhara, T. Kuwai, K. Hayashi, T. Takabatake
  • 学会等名: International conference on strongly correlated electron systems, SCES2017
  • 国際学会
• [学会発表] 反強磁性近藤半導体CeRu2Al10のZn置換効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 室裕司,蜂矢健人,福原忠,桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 近藤半導体CeT2Al10(T = Ru, Os, Fe)の特異な反強磁性秩序に対する一軸圧力効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内崇志,林慶介,川端丈,梅尾和則,高畠敏郎,室裕司
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 反強磁性近藤半導体CeT2Al10(T = Ru, Os)のc-f混成および擬ギャップに対する一軸圧力効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林慶介,竹内崇志,川端丈,梅尾和則,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] 反強磁性近藤半導体CeOs2Al10の三段ギャップ構造に対するLa希釈効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川端丈,浴野稔一,岡田泰洋,山田義大,杉本暁,室裕司,高畠敏郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] Effects of Si and Zn substitution on CeRu2Al10 (2016)
  • 著者名/発表者名: 室 裕司
  • 学会等名: 研究会「反強磁性近藤半導体CeT2Al10の研究の進展」
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] Fragile Antiferromagnetism in a new Shastry-Sutherland Lattice Compound Yb2Ru3Ga10 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Muro
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism ICM2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropic Chemical Pressure Effect on the Antiferromagnetic Kondo Semiconductor Ce(Ru1-xFex)2Al10 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Muro
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism ICM2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会