近藤半導体の異常磁気秩序と局所反転対称性の破れによる奇パリティ多極子秩序

• 研究課題/領域番号: 17K05546
• 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: 谷田 博司 富山県立大学, 工学部, 准教授 (00452615)
• 研究分担者: 西岡 孝 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (10218117)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 強相関電子系

研究成果の概要

例外的反強磁性秩序を示す近藤半導体の「セリウム―遷移金属－アルミニウム」化合物について、圧力効果と元素置換効果を調べ、近藤半導体を特徴づけるギャップと反強磁性秩序状態との関連について知見を得た。研究当初から発見されていた磁気励起構造の起源について中性子実験による進展があった。
一方、局所的に反転対称性の破れを持つ「セリウム―遷移金属―シリサイド」については、世界で初めて単結晶合成に成功し、圧力効果により大きく増強される未知の秩序相が奇パリティの多極子秩序である可能性を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近藤半導体で磁気秩序を示す化合物はまず存在しないと考えられるが、予想に反し、「セリウム―遷移金属－アルミニウム」化合物は、異常に高い温度で磁気秩序を示す。本研究成果により、新しい磁気材料、半導体材料、などの開発に繋がる可能性がある。
「セリウム―遷移金属―シリサイド」については、初めて単結晶合成に成功し、非従来型の秩序相である「奇パリティ多極子秩序相」における研究のスタート地点を築いた。

研究成果

• [国際共同研究] ISIS(英国)
• [国際共同研究] ILL/LLB(フランス)
• [国際共同研究] Kurchatov Institute/MEPhI(ロシア連邦)
• [国際共同研究] University of Johannesburg(南アフリカ)
• [雑誌論文] Chemical Composition and Atomic Order of Single Crystal NiMnSb (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuhara, Y. Kamiya, K. Mitsumoto, H. Tanida, Y. Muro, T. Namiki, S. Masubuchi, and K. Ooiwa
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011178
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantum critical phenomenon of CeS studied by electrical transport measurements under high pressure (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Honda, Y. Ozono, T. Matsumura, M. Sera, H. Tanida, and A. Ochiai
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 20
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Properties in Tetragonal Antiferromagnet CeCoSi (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Tanida, K. Mitsumoto, Y. Muro, T. Fukuhara, Y. Kawamura, A. Kondo, K. Kindo, Y. Matsumoto, T. Namiki, T. Kuwai, and T. Matsumura
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011156
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Successive Phase Transition at Ambient Pressure in CeCoSi: Single Crystal Studies (2019)
  • 著者名/発表者名: H. Tanida, K. Mitsumoto, Y. Muro, T. Fukuhara, Y. Kawamura, A. Kondo, K. Kindo, Y. Matsumoto, T. Namiki, T. Kuwai, and T. Matsumura
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 88 号: 5 ページ: 1-10
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.054716
  • NAID: 40021885937
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Appearance of the octupole ordered phase IV in CexLa1-xB6 (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Sera, K. Kunimori, T. Matsumura, A. Kondo, H. Tanida, H. Tou, F. Iga
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 18 ページ: 184417-184417
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.184417
  • 査読あり
• [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] Pressure studies on the antiferromagnetic Kondo semiconductor Ce(Ru1－xRhx)2Al10 (x = 0,0.1) (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanida, K. Kitagawa, N. Tateiwa, M. Sera, and T. Nishioka
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.235131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Elastic softening due to the quadrupole interaction and anomalous magnetic phase diagram under the magnetic field in HoRu2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kamikawa, I. Ishii, K. Takezawa, T. Mizuno, T. Sakami, F. Nakagawa, H. Tanida, M. Sera, T. Suzuki, K. Mitsumoto, X. Xi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 15
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.155131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature-Dependent Cycloidal Magnetic Structure in GdRu2Al10 Studied by Resonant X-ray Diffraction (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura, T. Yamamoto, H. Tanida, M. Sera
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 9 ページ: 094709-094709
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.094709
  • NAID: 120006528385
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-Ray Diffraction Study of CeT2Al10 (T= Ru, Os) at Low Temperatures and under Pressures (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawamura, J. Hayashi, K. Takeda, C. Sekine, H. Tanida, M. Sera, S. Nakano, T. Tomita, H. Takahashi, T. Nishioka
  • 雑誌名: Acta Physica Polonica 巻: 131 号: 4 ページ: 988-990
  • DOI: 10.12693/aphyspola.131.988
  • 査読あり
• [学会発表] 反強磁性物質CeCoSiの構造相転移 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川村幸裕, 上田諒大, 谷田博司, 林純一, 武田圭生, 郷地順, 上床美也, 関根ちひろ
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会（2020年）
• [学会発表] NMRによるCeCoSiの非磁性転移の起源の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 真砂全宏, 小手川恒, 藤秀樹, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会（2020年）
• [学会発表] 精密熱膨張測定によるCeCoSiの逐次相転移の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小島隆志, 田山孝, 蟹雄介, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会（2020年）
• [学会発表] LaドープしたCeRu2Al10の角度分解光電子分光測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山岡人志, 谷田博司, Eike SchwierB, Shiv Kumar, 有田将司, 島田賢也
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会（2020年）
• [学会発表] 希土類元素を含むディラック電子系の放射光ARPES (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川智己, 北山悠斗, Wang Xiaoxiao, 岩澤英明, 鹿子木将明, 河野嵩, 尾田拓之慎, 小澤秀介, Shiv KumarA, Eike Schwier, 島田賢也, 室隆桂之, 谷田博司, 木村昭夫
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] CeRu2Al10における電流誘起磁化とその解釈 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高力暁成, 山本将隆, 鹿内奈南, 齋藤開, 田端千紘, 日高宏之, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司, 松村武, 世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] CeCoSiの圧力効果と結晶構造の特徴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 三本啓輔, 室裕司, 福原忠, 川村幸裕, 松本裕司, 並木考洋, 桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 単結晶CeCoSiのNMRによる研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 真砂全宏, 小手川恒, 藤秀樹, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 希土類正方晶化合物CeCoSiの多極子効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三本啓輔, 田中拳太郎, 谷田博司
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 圧力下電気伝導測定によるCeSの量子臨界現象の研究 II (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾園優作, 本田脩峰, 松村武, 世良正文, 谷田博司, 落合明
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] Crystalline Electric Field Effects of CeCoSi (2019)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Mitsumoto, Kentaro Tanaka, Hiroshi Tanida
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会
• [学会発表] A New Caged Kondo Compound CeRh4Al15 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuji Muro, Hiroshi Tanida, Tadashi Fukuhara, Takahiro Namiki, Tomohiko Kuwai
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum critical phenomenon of CeS by electrical resistivity measurements under high pressure (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Ozono, Harutaka Honda, Takeshi Matsumura, Masafumi Sera, Hiroshi Tanida, Akira Ochiai
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical Composition and Atomic Order of NiMnSb Single Crystal (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Fukuhara, Yohei Kamiya, Keisuke Mitsumoto, Hiroshi Tanida, Yuji Muro, Takahiro Namiki, Shin-ich Masubuchi, Kiyoshi Ooiwa
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会
• [学会発表] Current-Induced Magnetization of CeRu2Al10 (2019)
  • 著者名/発表者名: Akinari Koriki, Masataka Yamamoto, Nana Shikanai, Hiraku Saito, Chihiro Tabata, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Tanida, Takeshi Matsumura, Masafumi Sera, Hiroshi Amitsuka
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetic Properties in Tetragonal Antiferromagnet CeCoSi (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Tanida, Keisuke Mitsumoto, Yuji Muro, Tadashi Fukuhara, Yukihiro Kawamura, Akihiro Kondo, Koichi Kindo, Yuji Matsumoto, Takahiro Namiki, Tomohiko Kuwai, Takeshi Matsumura
  • 学会等名: SCES2019(Okayama)
  • 国際学会
• [学会発表] 単結晶CeCoSiの逐次相転移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 室裕司, 三本啓輔, 福原忠, 川村幸裕, 松本裕司, 並木孝洋, 桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] 希土類正方晶化合物CeCoSiの結晶場効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三本啓輔, 田中拳太郎, 谷田博司, 室裕司, 福原忠
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] CeRu2Al10における電流誘起磁化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高力暁成, 山本将隆, 鹿内奈南, 齋藤開, 田端千紘, 日高宏之, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司, 松村武, 世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] 反強磁性物質CeCoSiの圧力下粉末X線回折 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川村幸裕, 谷田博司, 林純一, 武田圭生, 関根ちひろ
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] Ce新三元化合物CeT4Al15(T=Rh,Ir)の単結晶物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 室裕司, 谷田博司, 福原忠, 桑井智彦
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] 上部冷却型1K GM冷凍機の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高山榛佳, 西岡颯太郎, 藤井一太, 西岡孝, 宮本悟, 門恒男
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] RRu2Al10(R=重希土類)の磁気相図 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大野航輔, 西岡孝
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年）
• [学会発表] CeCoSiの磁性と圧力効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 松本裕司, 室裕司, 福原忠, 桑井智彦, 並木孝洋, 西村克彦, 松村武
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] Tm1-xYbxTeへの圧力印加による半導体金属転移とその境界領域 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西佑哉, 松村武, 谷田博司, 喜多要介, 世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 圧力下電気抵抗測定によるCeSの量子臨界現象の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 本田脩峰, 松村武, 谷田博司, 世良正文, 林佑弥, 落合明, 北川健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] CeCoSiの磁性と圧力効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 室裕司, 三本啓輔, 福原忠, 川村幸裕, 松本裕司, 並木孝洋, 桑井智彦
  • 学会等名: 2018年度日本物理学会, 北陸支部定例学術講演会
• [学会発表] 正方晶α-ThSi2型RSi2-xAlx(R=希土類元素)の磁性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徳永浩人,仲西海斗,西岡孝,西岡颯太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 倒立型0.1WGM冷凍機による1K環境の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西岡颯太郎,藤井一太,高山榛佳,西岡孝,宮本悟,門恒男
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] RT2Al10(R=希土類, T=Fe, Ru, Os)系の低温・高圧下X線回折 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川村幸裕, 林純一, 武田圭生, 関根ちひろ, 西岡孝
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 局所空間反転対称性の破れたCe(Ru1-xRhx)2Al10における電気磁気効果II (2018)
  • 著者名/発表者名: 鹿内奈南, 網塚浩, 齋藤開, 山本将隆, 日高宏之, 柳澤達也, 谷田博司, 松村武, 世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [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: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] CexLa1-xB6：圧力誘起多極子秩序相 (2018)
  • 著者名/発表者名: 世良正文, 国森啓介, 松村武, 谷田博司, 藤秀樹, 伊賀文俊, 近藤晃弘, 上床美也, 小林達生
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] CexLa1-xB6 IV相出現の理由について (2018)
  • 著者名/発表者名: 世良正文, 国森敬介, 副島彗, 松村武, 近藤晃弘, 谷田博司, 伊賀文俊
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] CeTXの磁性と圧力効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 谷田博司, 室裕司, 福原忠
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] パルスマグネットを用いた近藤半導体CeT2Al10(T=Ru, Os, Fe)の圧力下磁気抵抗 II (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤晃弘, 金道浩一, 中川史也, 片岡真一, 谷田博司, 世良正文, 川端丈, 高畠敏郎, 西岡孝
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 局所空間反転対称性の破れたCe(Ru1-xRhx)2Al10における電気磁気効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鹿内奈南, 齋藤開, 日高宏之, 柳澤達也, 網塚浩, 谷田博司, 松村武, 世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会