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重い電子の二次元閉じ込め

研究課題

研究課題/領域番号 18654062
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関京都大学

研究代表者

芝内 孝禎  京都大学, 理学研究科, 准教授 (00251356)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード強相関電子系 / 積層構造 / 希土類化合物 / 異方的超伝導 / 反強磁性 / 量子臨界点 / エピタキシャル成長 / 薄膜 / 超格子 / 擬ギャップ / 二次元性
研究概要

本研究め目的は、分子線エピタキシー法(MBE)による重い電子系Ce化合物の薄膜化技術を完成させ、用いた同じ結晶構造を持ちながら重い電子を持たない通常金属であるLa系化合物との積層構造を作製し、重い電子を擬2次元的に閉じ込めた系を人工的に作り出すこと、およびこのような系での物性測定により、低次元強相関電子系の理解へとつなげていくことである。
本研究の成果としては、まず、薄膜成長装置であるMBEシステムを用い、CeCoIn5超伝導体のc軸配向薄膜の作製に成功し、2Kにおいて超伝導転移を確認した。抵抗率の温度依存性および上部臨界磁場の温度依存性はバルク単結晶のものとほぼ一致している。次に、反強磁性重い電子系であるCeIn3薄膜の成長を行い、反射電子線高速回折(RHEED)にストリークがみられるエピタキシャル成長に成功した。X線回折による逆格子マッピング測定を行い、CeIn3薄膜が基板面方向にも良く配向した単結晶状の薄膜であることを確認した。電気抵抗率測定の結果はバルク単結晶の結果をほぼ再現し、10Kに反強磁性転移を確認した。 さらに、通常金属LaIn3についてもエピタキシャル成長に成功し、これらを組み合わせてCeIn3とLaIn3の積層構造をもつエピタキシャル人工超格子の作製に成功した。電気抵抗測定の結果から、CeIn3層の厚みを少なくするにつれて反強磁性温度が低下していくことが明らかになり、2次元化による反強磁性転移の抑制に世界で初めて成功した。
以上により、重い電子系を2次元に閉じ込めることにより、反強磁性が抑えられ、量子臨界点へ近づけることができることを実験的に示すことができた。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Thermal Conductivity Evidence for a dx2-y2 Pairing Symmetry for the Heavy-Fermion CeIrIn5 Superconductor2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kasahara, T. Iwasawa, Y. Shimizu, H. Shishido, T. Shibauchi, I. Vekhter, and Y. Matsuda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 100(掲載予定)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconducting Thin Films of Heavy Fermion Compound CeCoIn5 Prepared by Molecular Beam Epitaxy2007

    • 著者名/発表者名
      M. Izaki, H. Shishido, T. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and T. Terashima
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 91

      ページ: 122507-122507

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Field Superconducting Transition of CeCoIn5 Studied by Local Magnetic Induction Measurements2007

    • 著者名/発表者名
      R. Okazaki, H. Shishido, T. Shibauchi, M. Konczykowski, A. Buzdin, and Y. Matsuda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 76

      ページ: 224529-224529

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Fermi Liquid behavior in the Magnetotransport of CeMIn5 (M : Co and Kh) : Striking Similarity between Quasi Two-Dimensional Heavy Fermion and High-Tc Cuprates2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakajima, H.Shishido, H.Nakai, T.Shibauchi, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 76

      ページ: 24703-24703

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 2次元heavy fermion:分子線エピタクシー法によるf電子系人工超格子の作製と評価2007

    • 著者名/発表者名
      宍戸寛明, 加藤智成, 井崎学, 芝内孝禎, 松田祐司, 寺嶋孝仁
    • 学会等名
      日本物理学会 第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kotai2.scphys.kyoto-u.ac.jp/index.php?Research%20Highlights

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2020-05-15  

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