磁場下X線カメラで探る希土類低次元物質の外場敏感な電荷密度波

• 研究課題/領域番号: 16K05404
• 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Ⅰ
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 野上 由夫 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (10202251)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019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); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 電荷密度波 / 低次元物質 / 放射光 / 強磁場 / 構造物性 / 磁気抵抗 / 良質単結晶 / 強磁場物性 / 低次元導体

研究成果の概要

希土類低次元物質RNiC2は低温で(1/2 0.5+δ 0）というCDW1を形成する。このCDW1は磁場印加により波数変化や変調の消失が起こる。本研究では 希土類元素Rを重希土類元素に変えたものについても単結晶を作成し、これらのRNiC2ではCDW1よりも高い温度で(1/2 1/2 1/2）というCDW2が形成されることを見出した。このCDW2の構造解析と電子構造解析をすることによって、CDW2の変調波数はフェルミ面のネスティング波数に一致することを見出した。このCDW1とCDW2について希土類元素Rを変化させながら低温構造相図を提示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁場に反応して磁気抵抗が大きく変化する物質はGMRやCMRと呼ばれ、ノーベル物理学賞の受賞理由にもなり、磁気記憶媒体の分野で産業的にも貢献してきた。このような重要性にも関わらず、クロム鉄積層薄膜やマンガン酸化物など、物質系が限定されてきたため最近の研究の展開はあまり進んでいない。本物質は低温でCDW1の消失に伴い約10倍の巨大磁気抵抗を示し、新たな巨大磁気抵抗物質となり得る。我々はこの物質にこれまで知られているCDW1の他にCDW2という新たな抵抗増加要因を見出し、その発生原因について明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Multiple charge density waves compete in ternary rare-earth nickel carbides, RNiC2 (R: Y, Dy, Ho, and Er) (2019)
  • 著者名/発表者名: Maeda Hiroyuki, Kondo Ryusuke, Nogami Yoshio
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.104107
• [雑誌論文] Highly Isotropic In-plane Upper Critical Field in the Anisotropic s-Wave Superconductor 2H-NbSe2 (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Yasuzuka, S. Uji, T. Terashima, Y. Nogami, K. Ichimura, S. Tanda
  • 雑誌名: Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 巻: 32 号: 4 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1007/s10948-019-05333-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interplay between charge density wave and antiferromagnetic order in GdNiC2 (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Hanasaki, S. Shimomura, K. Mikami, Y. Nogami, H. Nakao, and H. Onodera
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.085103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of all-in type tetrahedral displacements in nonmagnetic pyrochlore niobates (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Torigoe, Y. Ishimoto, Y. Aoishi, H. Murakawa, D. Matsumura, K. Yoshii, Y. Yoneda, Y. Nishihata, K. Kodama, K. Tomiyasu, K. Ikeda, H. Nakao, Y. Nogami, N. Ikeda, T. Otomo, and N. Hanasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 8 ページ: 085109-085109
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.085109
  • 査読あり
• [学会発表] トポロジカル半金属YPdxPt1-xBiの作成と電気物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤隆祐, 石井宏樹, 野上由夫
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 希土類低次元伝導体YNiC2 の超格子構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野上由夫, 近藤隆祐, 小林賢介, 熊井玲児
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
• [学会発表] 低温強磁場X線カメラの開発と希土類化合物RNiC2系への適用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤隆祐, 阿井幸男, 野上由夫
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学