局在・遍歴電子共存系の磁気相関と電気伝導の協調・競争現象の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10304026
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山田 和芳 京都大学, 化学研究所, 教授 (70133923)
• 研究分担者: 佐藤 憲昭 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30170773)
• キーワード: 高温超伝導 / 中性子散乱 / 超伝導と磁気秩序の共存 / 単結晶育成

研究概要

平成12年度は下記の内容を中心として研究を行った。
(1)La214系でのスピン相関を、特に超伝導-スピングラス相境界近傍で研究した。その結果、超伝導相特有のスピン相関(スピン密度変調方向がCu-Oボンドと垂直または平行なので、「平行スピン相関」と呼ぶ)は、スピングラス相でのスピン相関(スピン密度変調方向がCu-Oボンドと45度斜め方向なので、「斜めスピン相関」と呼ぶ)との共存領域を持ちながら、1次相転移的に出現することがわかった。このことは、アンダードープ領域では、ホール濃度と共に超伝導が連続的に出現するのではなく、スピングラス相と境界で2相共存し、有限の転移温度から超伝導相が出現することを意味しており、電子ドープ系と同様な相図として解釈される。
(2)電子ドープ系NCCO(Nd_<2-x>Ce_xCuO_4)とNdスピンを含まない、PLCCO(Pr_<1-x>LaCe_xCuO_4)に関して単結晶が順調に作成され、ミューオンや中性子実験により、超伝導-磁気相図が作成できた。その結果、3次元的磁気秩序と超伝導が共存あるいは相分離している領域が明らかなった。磁気相関はホール系とは異なり、コメンシュレートで、単純な電荷ストライプは存在していないと考えられる。また超伝導との境界近傍では磁気秩序は100オングストローム程度の領域に限定されており、しかもミューオン実験では揺らいだ秩序として観測され、理想的な静的長距離秩序とは異なっていることがわかった。
(3)3種類のウラン超伝導化合物の単結晶育成を行い、それらにおける5f電子状態を明らかにすべく、中性子散乱実験や熱力学的物理量の測定を行った。これにより、UNi_2Al_3に対する5f電子磁気レスポンスが、本研究課題のウラン系の中心物質であるUPd_2Al_3と同様であることを観測した。特に、UPd_2Al_3に対する超伝導発現機構の解明の成果がネイチャー誌に掲載されたことを強調したい。

研究成果

• [文献書誌] S.Wakimoto: "Systematic study of short range antiferromagnetic order and the spin-glass state in lightly doped La_<2-x>Sr_xCuO_4"Phys.Rev.B. 62. 3547-3553 (2000)
• [文献書誌] K.Hamada: "Development of itinerant-electron antiferromagnetism in the approach to metal-insulator transition in metallic NiS_<2-x>Se_x as studied by ^<77>Se NMR"Physica B. 281 & 282. 641-643 (2000)
• [文献書誌] M.Matsuura: "Magnetic phase diagram and metal-insulator transition of NiS_<2-x>Se_x"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1503-1508 (2000)
• [文献書誌] H.Kimura: "Incommensurate geometry of the elastic peaks in supercondcuting La_<1.88>Sr_<0.12>CuO_4"Phys.Rev.B. 61. 14366-14369 (2000)
• [文献書誌] M.Matsuda: "Static and dynamical spin correlations in the spin-glass phase of slightly doped La_<2-x>Sr_xCuO_4"Phys.Rev.B. 62. 9148-9154 (2000)
• [文献書誌] S.Katano: "Enhancement of static antiferromanetic correlations by magnetic field in a superconductor La_<2-x>Sr_xCuO_4 with x=0.12"Phys.Rev.B. 62. R14677-R147680 (2000)
• [文献書誌] S.-H.Lee: "Charge and spin order in La_<2-x>Sr_xNiO_4 (x=0.275 and 1/3)"Phys.Rev.B. (to be published). (2001)
• [文献書誌] T.Takahashi: "Para-ferro magnetic phase transition of CoS_2 studied by high-resolution photoemission spectroscopy"Phys.Rev.B. (to be published). (2001)
• [文献書誌] A.Schenck: "Study of the positive Muon Knight shift in UNi_2Al_3 : evidence for a tetravalent U^<4+>-state and crystalline electric field (CEF) splitting"Eur.Phys.J.B.. 13. 245 (2000)
• [文献書誌] N.Kernavanois: "Polarized neutron scattering and X-ray magnetic circular dichroism studies of the heavy-fermion superconductor UNi_2Al_3"J.Phys.: Condens.Matter. 12. 7857-7867 (2000)
• [文献書誌] N.Aso: "Neutron-scattering study of the magnetic response in the heavy-fermion superconductor UNi_2Al_3"Phys.Rev.B. 61. R11867-R11870 (2000)
• [文献書誌] T.Nishioka: "High pressure magnetization measurements on URu_2Si_2"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 2415-2418 (2000)
• [文献書誌] T.Sakon: "Temperature and field dependence of magnetization on UPd_2Al_3"Physica B. 282 & 282. 240-241 (2000)
• [文献書誌] F.Steglich: "Unconventional normal-state properties and superconductivity in heavy-fermion metals"Physica C. 341-348. 691-694 (2000)
• [文献書誌] K.Miyake: "Unconventional Cooper pairing in the superconducting state of UPd_2Al_3"Phys.Rev.B (to be published). 63. (2001)
• [文献書誌] N.K.Satp: "Strong coupling between local moments and superconducting heavy electrons in UPd_2Al_3"Nature (to be published). (2001)