圧力下量子臨界点近傍における近藤半導体状態の探索

• 研究課題/領域番号: 18K18737
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分13:物性物理学およびその関連分野
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 松村 武 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 教授 (00312546)
• 研究分担者: 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 (10223596)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 磁性 / 電気伝導 / 量子臨界現象 / 圧力 / 圧力下電気伝導 / 近藤効果 / スピンゆらぎ / 価数ゆらぎ / 近藤半導体 / 量子臨界点 / 高圧

研究成果の概要

常圧でのノーマルな近藤金属状態からスタートして圧力下で近藤半導体状態が実現する現象の探索を試み，有力な候補物質と考えていたCeSについて，圧力下物性の研究を行った．電気抵抗，ホール効果の測定を量子臨界圧を超える圧力まで測定した．電気抵抗では混成の増大による半導体的温度変化が観測されたが，ホール効果は量子臨界圧近傍でも発散的振る舞いが見えず，ギャップ形成とは異なる機構で電気抵抗が増大しているという結論に達した．今後の展開が期待できる新たな発見としては，半導体金属転移に伴って強磁性が出現するTmTeにおいて，強磁性の前兆現象と思われる磁化率の異常を転移圧力近傍で観測した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質は一般に金属か絶縁体のどちらかに分類されるが，その境界領域がどうなっているかは実はまだ謎が多い．金属に圧力をかけることで電子状態を変化させ，絶縁体に移り変わる過程，あるいは絶縁体から金属に変わる過程が詳細に観察できれば，その謎に迫ることができる．しかし，その様相は多彩である．本研究では原子に局在して磁性を担う電子も電気伝導性の変化に関与する現象のいくつかを調べた．圧力下で電子間の相互作用が変化することで，伝導電子の散乱状態が変わったり，また，電子が原子に局在した状態から原子間を動き回る状態に変化することでスピンがそろう強磁性に変化する現象などを詳細に調べた．

研究成果

• [雑誌論文] Anomalous Hall effect in Cu doped Bi2Te3 topological insulator (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Singh, S. Kumar, M. Singh, P. Singh, R. Singh, V. K Gangwar, A. Lakhani, S. Patil, E. F. Schwier, T. Matsumura, K. Shimada, A. K. Ghosh, and S. Chatterjee
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 32 号: 30 ページ: 305602-305602
  • DOI: 10.1088/1361-648x/ab8521
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Isotropic Parallel Antiferromagnetism in the Magnetic-Field-Induced Charge-Ordered State of SmRu4P12 caused by p-f hybridization (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura, S. Michimura, T. Inami, C. H. Lee, M. Matsuda, H. Nakao, M. Mizumaki, N. Kawamura, M. Tsukagoshi, S. Tsutsui, H. Sugawara, K. Fushiya, T. D. Matsuda, R. Higashinaka, and Y. Aoki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 号: 21 ページ: 214444-214444
  • DOI: 10.1103/physrevb.102.214444
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Uniaxial-Pressure-Induced Release of Magnetic Frustration in a Triangular Lattice Antiferromagnet YbCuGe (2020)
  • 著者名/発表者名: Umeo Kazunori、Watanabe Daichi、Araki Koji、Katoh Kenichi、Takabatake Toshiro
  • 雑誌名: Metals 巻: 11 号: 1 ページ: 30-30
  • DOI: 10.3390/met11010030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic Structure of a Chiral Magnet DyNi3Al9 (2020)
  • 著者名/発表者名: Iba Kenshirou、Matsumura Takeshi、Nakao Akiko、Ishikawa Yoshihisa、Ohishi Kazuki、Kiyanagi Ryoji、Kousaka Yusuke、Ohara Shigeo
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30 ページ: 011164-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011164
  • NAID: 130008152271
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic Anisotropy of Chiral Magnet Yb(Ni1-xCux)3Al9 at High Magnetic Fields (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito Daichi、Matsumura Takeshi、Ohara Shigeo
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30 ページ: 011168-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011168
  • 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] Orbital dependent magnetic exchange interaction in CeXc (Xc=S, Se, Te) (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura and A. Ochiai
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic phase transitions of CeTe at 50 mK in fields up to 28 T (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, S. Awaji, T. Yanagisawa, T. Saito, T. Matsumura, and A. Ochiai
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011155
  • 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] Not a Simple Ferro-quadrupole Order in DyB6 (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Sera, T. Yonemura, K. Itamochi, T. Matsumura, M. Hiroi, and K. Takahashi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 88 号: 5 ページ: 054703-054703
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.054703
  • NAID: 40021885897
  • 査読あり
• [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] Magnetic Field Induced Triple-q Magnetic Order in Trillium Lattice Antiferromagnet EuPtSi Studied by Resonant X-ray Scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Tabata Chihiro、Matsumura Takeshi、Nakao Hironori、Michimura Shinji、Kakihana Masashi、Inami Toshiya、Kaneko Koji、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 9 ページ: 093704-093704
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.093704
  • NAID: 40022008716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature exchange bias in antiferromagnetic composite BiFeO3-TbMnO3 (2019)
  • 著者名/発表者名: P. K. Gupta, S. Ghosh, S. Kumar, P. A., P. Singh, M. Alam, A. Singh, S. Roy, R. Singh, B. P. Singh, N. N. Kumar, E. F. Schwier, M. Sawada, T. Matsumura, K. Shimada, H.-J. Lin, Y.-Y. Chin, A. K. Ghosh, and S. Chatterjee
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 126 号: 24
  • DOI: 10.1063/1.5109713
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Helical Ordering of Spin Trimers in a Distorted Kagome Lattice of Gd3Ru4Al12 Studied by Resonant X-ray Diffraction (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Takeshi、Ozono Yusaku、Nakamura Shintaro、Kabeya Noriyuki、Ochiai Akira
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 2 ページ: 023704-023704
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.023704
  • NAID: 210000135083
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] 共鳴X線回折によるDyNi3Ga9の反強磁性フロップの観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 塚越舜, 松村武, 道村真司, 稲見俊哉, 道村真司, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] SmRu4P12磁場誘起電荷秩序相における長短型反強磁性と格子変調 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松村武, 道村真司, 稲見俊哉, 李哲虎, 松田雅昌, 中尾裕則, 水牧仁一朗, 河村直己, 筒井智嗣, 塚越舜, 菅原仁, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] TmTe, YbTeの圧力誘起半導体金属転移と赤外スペクトル (2020)
  • 著者名/発表者名: 岡村英一, 丸岳克典, 松村武, 池本夕佳，森脇太郎
  • 学会等名: 日本物理学会 第76回年次大会
• [学会発表] 極低温強磁場領域におけるCeTeの多極子転移 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村慎太郎, 淡路智, 柳澤達也, 斎藤猛敬, 松村武, 落合明
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 共鳴X線回折とXMCDによるSmRu4P12の磁場誘起電荷秩序状態の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松村武, 塚越舜, 河村直己, 水牧仁一朗, 稲見俊哉, 道村真司, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 共鳴X線散乱によるキラル磁性体DyNi3Ga9のらせん磁気秩序の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 塚越舜, 松村武, 道村真司, 稲見俊哉, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 結晶場励起の分散関係からみたCeX(X=S,Se,Te)の奇妙な交換相互作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松村武, 林佑弥, 落合明
  • 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] 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] 高磁場におけるキラル磁性体Yb(Ni1-xCux)3Al9の磁気異方性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大地, 松村武, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] 共鳴X線散乱によるキラル磁性体DyNi3Ga9の螺旋秩序の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 塚越舜, 松村武, 道村真司, 稲見俊哉, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] キラル磁性体DyNi3Al9の磁気構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 射場健士朗, 松村武, 中尾朗子, 石川喜久, 鬼柳亮嗣, 大石一城, 高阪勇輔, 大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] Orbital dependent magnetic exchange interaction in CeXc (Xc=S, Se, Te) (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura and A. Ochiai
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Chiral soliton lattice formation in Yb(Ni1-xCux)3Al9 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura
  • 学会等名: J-Physics 2019 International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetic anisotropy of chiral magnet Yb(Ni1－xCux)3Al9 at high magnetic fields (2019)
  • 著者名/発表者名: D. Ito, T. Matsumura, and S. Ohara
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
• [学会発表] Quantum Critical Phenomenon of CeS studied by Electrical Transport Measurements under High Pressure (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Ozono, H. Honda, T. Matsumura, M. Sera, H. Tanida, and A. Ochiai
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
• [学会発表] Magnetic structure of a chiral magnet DyNi3Al9 (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Iba, T. Matsumura, A. Nakao, Y. Ishikawa, R. Kiyanagi, K. Ohishi, Y. Kousaka, and S. Ohara
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
• [学会発表] SmRu4P12の磁場誘起秩序相における軟X線共鳴X線回折 (2019)
  • 著者名/発表者名: 道村真司, 松村武, 中尾裕則, 田端千紘, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [学会発表] 変形カゴメ格子Gd3Ru4Al12における格子非整合磁気秩序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾園優作, 松村武, 中村慎太郎, 壁谷典幸, 落合明
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [学会発表] 共鳴X線散乱によるカイラル磁性体EuPtSiの磁気構造の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田端千紘, 松村武, 中尾裕則, 道村真司, 垣花将司, 稲見俊哉, 金子耕士, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会
• [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
• [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
• [図書] "Competing Order Parameers in Rare-Earth Hexa- and Tetraborides" in Rare Earth Borides (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumura (ed. D. S. Inosov)
  • 総ページ数: 42
  • 出版者: Jenny Stanford Publishing
  • ISBN: 9789814877565
• [備考] T. Matsumura's web page
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/tmatsu/Matsumura/Home.html
• [備考] T. Matsumura's web site
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/tmatsu/Matsumura/Home.html
• [備考] T. Matsumura's Web Page
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/tmatsu/Matsumura/Home.html