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ジグザグ鎖近藤半導体における反対称スピン軌道相互作用の効果

公募研究

研究領域J-Physics:多極子伝導系の物理
研究課題/領域番号 16H01076
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

高畠 敏郎  広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40171540)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード強相関電子系 / 近藤半導体 / セリウム化合物 / ジグザグ鎖 / 反対称スピン軌道相互作用 / 電荷励起ギャップ / 物性実験 / スピン軌道相互作用 / トンネル分光
研究実績の概要

直方晶の近藤半導体CeOs2Al10では,Ce原子サイトは局所対称性を持たず,c軸方向にジグザグ鎖構造をなしている。Ce化合物としては例外的に高いTN=28.5 Kで反強磁性秩序し,その際Ce磁気モーメントは磁気困難軸であるc軸方向に向く。この特異な反強磁性秩序の原因を探るために,本研究では,その混成ギャップ形成と特異な反強磁性秩序における反対称スピン・軌道交互作用の効果を調べることを目的とし,本年度に計画した研究を行い下記の成果を得た。
高畠は連携研究者の梅尾及び大学院生とともにCe(Ru1-xOsx)2Al10 単結晶を育成し,その電気抵抗,磁化,比熱を常圧と一軸圧下で測定した。その結果,近藤温度TKとエネルギーギャップはxに比例して増加したが,TNはx = 0.71で最高となった。xの全ての範囲で,単結晶のb軸方向に加圧すると,TKは変化しないのにTNが著しく上昇することを確かめた。これらの結果は,TNを高めている機構が,異方的なc-f混成に加えて,b軸方向の電荷輸送に関係していることを意味している。この結果は,連携研究者の木村が偏光反射分光によって提案したモデル,すなわち,b軸方向の電荷励起ギャップ形成が反強磁性を引き起こすという説を支持している。
浴野(連携研究者)は大学院生とともにCeOs2Al10単結晶の走査トンネル顕微/分光実験を実施し,TN以下の温度で50meVの反強磁性ギャップが現れることを観測し,先に行った破断接合実験の結果を確認した。研究協力者A. Severing はCeOs2Al10に5d電子・正孔をドープした系の直線・円偏向X線吸収分光によって,磁気モーメントの大きさとその向きは,a軸方向のc-f混成強度に依存していることを明らかにした。連携研究者の横谷は軟X線角度分解光電子分光実験でフェルミ面の一部を観測することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 7件、 査読あり 15件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory/Durham University(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Wien University(Austria)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cologne/Max Planck ICPS/University of Augsburg(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Synchrotron SOLEIL(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory/Durham University/University College London(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] TU Wien(Austria)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A spin-canted antiferromagnetic ground state in CeRu2Al102018

    • 著者名/発表者名
      P. Dean, Y. Muro, T. Takabatake, P.D. Hatton
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 87

    • NAID

      210000134656

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tuning the hybridization and magnetic ground state of electron and hole doped CeOs2Al10: an x-ray spectroscopy study2018

    • 著者名/発表者名
      K. Chen, M. Sundermann, F. Strigari, J. Kawabata, T. Takabatake, A. Tanaka, P. Bencok, F. Choueikani, A. Severing
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 97 号: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.155106

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Different variations of Néel temperature TN and Kondo temperature TK in the alloy system Ce(Ru1-xOsx)2Al10 under uniaxial pressure2018

    • 著者名/発表者名
      T. Takeuchi, K. Hayashi, K. Umeo, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 87 号: 5 ページ: 054702-054702

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.054702

    • NAID

      210000134820

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum criticality and development of antiferromagnetic order in the quasikagome Kondo lattice CeRh1-xPdxSn2017

    • 著者名/発表者名
      C. L. Yang, S. Tsuda, K. Umeo, Y. Yamane, T. Onimaru, T. Takabatake, N. Kikugawa, T. Terashima, S. Uji
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.045139

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniaxial stress tuning of geometrical frustration in a Kondo lattice2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kuechler, C. Stingl, Y. Tokiwa, M. S. Kim, T. Takabatake, P. Gegenwart
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.241110

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and magnetic properties of a novel ternary intermetallic compound CePd3Sn22017

    • 著者名/発表者名
      C.L. Yang, S. Tsuda, K. Umeo, T. Onimaru, W. Paschinger, G. Giester, P. Rogl, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Alloys Compd.

      巻: 739 ページ: 518-521

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2017.12.323

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Doping effects on the hybridization gap and antiferromagnetic order in the Kondo semiconductor CeOs2Al10 studied by break-junction experiments2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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 gap and antiferromagnetic gap in the hole-doped Kondo semiconductor Ce(Os1-yRey)2Al102017

    • 著者名/発表者名
      J. Kawabata, T. Ekino, Y. Yamada, A. Sugimoto, Y. Muro, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 807

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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 CeOs2Al102017

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, K. Umeo, Y. Yamada J. Kawabata, Y. Muro, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 807

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dilution effects on the antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al102017

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada, J. Kawabata, Y. Yamada, Y. Muro, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 807

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolution of a magnetic order in the quasi-kagome lattice system CeRh1-xPdxSn (x< 0.75)2017

    • 著者名/発表者名
      C. L. Yang, K. Umeo, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 807 ページ: 042001-042001

    • DOI

      10.1088/1742-6596/807/4/042001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inelastic neutron scattering investigations of an anisotropic hybridization gap in the Kondo insulators: CeT2Al10 (T=Fe, Ru and Os)2016

    • 著者名/発表者名
      D.T. Adroja, Y. Muro, T. Takabatake, M.D. Le, H.C. Walker, K.A. McEwen, A.T. Boothroyd
    • 雑誌名

      Solid State Phenomena

      巻: 257 ページ: 11-25

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/ssp.257.111

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Doping effects on the electronic structure of an antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al10: An optical study with Re and Ir substitution2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, H. Takao, J. Kawabata, Y. Yamada, T. Takabatake
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 85 号: 12 ページ: 123705-123705

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.123705

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Giant isotropic Nernst effect in an anisotropic Kondo semimetal2016

    • 著者名/発表者名
      U. Stoker, P. Sun, N. Oeschler, F. Steglich, T. Takabatake, P. Coleman, S. Paschen
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 117 号: 21

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.216401

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Magnetic Ordering in Cerium-based Kondo Semiconductors2018

    • 著者名/発表者名
      T. Takabatake
    • 学会等名
      The 21st Intern. Conf. on Solids Compounds of Transition Elements
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum criticality in the quasi-kagome Kondo lattice CeRh1-xPdxSn2017

    • 著者名/発表者名
      C. L. Yang, 津田研, 梅尾和則, 鬼丸孝博, 山根悠, 高畠敏郎, 菊川直樹, 寺嶋太一, 宇治進也, D. T. Adroja
    • 学会等名
      日本物理学会第72回大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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2017

    • 著者名/発表者名
      近藤晃弘, 金道浩一, 山本昇由, 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
      日本物理学会第72回大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
      日本物理学会第72回大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
      日本物理学会第72回大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Antiferromagnetic Ordering in Kondo Semiconductors CeT2Al10 (T = Ru, Os)2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takabatake
    • 学会等名
      Korean Physical Society Spring Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Roles of hybridization in the unusual antiferromagnetic order in Kondo semiconductors CeT2Al10 (T = Ru and Os)2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takabatake
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al102016

    • 著者名/発表者名
      T. Takabatake
    • 学会等名
      14th Bilateral Japanese-German Symposium on Effects of Parity Mixing in Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolution of a magnetic order in the quasi-kagome lattice system CeRh1-xPdxSn2016

    • 著者名/発表者名
      C. L. Yang, K. Umeo, T. Takabatake
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [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2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県 金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県 金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CeOs2Al10の光学伝導度スペクトルのホール・電子ドープ効果2016

    • 著者名/発表者名
      木村真一, 高尾一, 山田義大, 川端丈, 高畠敏郎
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県 金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県 金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic criticality in a quasi-kagome Kondo lattice system CeRh1-xPdxSn2016

    • 著者名/発表者名
      C. Yang, 梅尾和則,山根悠, 鬼丸孝博, 高畠敏郎, D.T. Adroja
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県 金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Dilution and doping effects on the antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al102016

    • 著者名/発表者名
      T. Takabatake, Y. Okada, J. Kawabata, Y. Yamada, K. Hayashi, T. Ekino, Y. Muro
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of in-gap states in the antiferromagnetic Kondo semiconductor CeOs2Al10 by doping of 5d electrons and holes2016

    • 著者名/発表者名
      J. Kawabata, T. Ekino, Y. Yamada, A. Sugimoto, Y. Muro, T. Takabatake
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Uniaxial-pressure effect on the magnetic frustration in the Yb based triangular lattice antiferromagnet YbCuGe2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, K. Umeo, Y. Yamada, J. Kawabata, Y. Muro, T. Takabatake
    • 学会等名
      Intern. Conf. on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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