ウラン化合物における5f電子系の局在・遍歴二重性の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640322
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 青木 晴善 東北大学, 極低温科学センター, 教授 (60302246)
• 研究分担者: 木村 憲彰 東北大学, 極低温科学センター, 助手 (30292311)
• キーワード: ウラン化合物 / 局在 / 遍歴 / 磁気転移 / 5f電子

研究概要

本年度は前年度に引き続き、育成に成功したU_3Pd_<20>Si_6の純良単結晶を用いて、その輸送現象、熱物性、磁性についての詳細な測定を行った。また、比較のためにR_3(=La,Pr,Ce、Nd)Pd_<20>Ge_6についても、純良単結晶を育成し、物性や電子構造の測定を行った。電気抵抗、比熱、帯磁率の測定から19Kおよび2Kに磁気転移点が発見され、これらはそれぞれ、反強磁性転移および強磁性転移に対応することがわかった。また、磁気測定と中性子回折の実験から反強磁性状態でR_3Pd_<20>Ge_6はcollinearな磁気構造を持つが、U_3Pd_<20>Si_6はnon-collinearな磁気構造を有することが明らかとなった。R_3Pd_<20>Ge_6については適当な結晶場を仮定することによって磁気的性質を解析し、基底状態をそれぞれ明かにすることができた・一方・U_3Pd_<20>Si_6の帯磁率は50K以上ではキューリー則にしたがい、磁気モーメントの大きさはUあたり3.30μ_Bと大きく、また、19KまでにUあたりほぼRln3のエントロピーが放出されることがわかった。これらの結果はUの5f電子が局在していることを強く示唆している結果である。また、中性子非弾性散乱の予備実験を開始しており、結晶場励起が存在することを示す結果を得ている。これまで、U化合物で金属的な伝導を示し、かつ、5f電子が局在していることが明らかにされた例は極めてわずかであり、局在5f電子系の示す物性の理解に重要な貢献をすると考える。また、他のU化合物についても測定しその局在・遍歴に由来する電子構造、物性を明らかにした。
なお、本研究は平成10年度より小松原武美を代表者として開始されたが、退職に伴い平成11年4月より酒井治に代表者が交代した。さらに、酒井治の他大学転任に伴い7月1日より青木晴善が代表者を引き継いだものである。

研究成果

• [文献書誌] N.Kimura et al.: "Magnetic Properties of R_3Pd_<20>Ge_6 (R=Pr and Nd)"Physica B. 259-261. 338-339 (1999)
• [文献書誌] C.Terakura et al.: "Metamagnetic Transition and dHvA Effect of URh_3Si_5"Physica B. 259-261. 1087-1088 (1999)
• [文献書誌] S.Fujimori et al.: "Absence of U 5f band states in resonant photoemission spectra of UPd_2Al_3"Physical Review B. 59. 10469-10472 (1999)
• [文献書誌] M.Nakayama et al.: "Fermi Surfaces of La_3Pd_<20>Ge_6 and Ce_3Pd_<20>Ge_6"Proceedinge of the 4th International Symposium on Advanced Physical Fields. 157-159 (1999)
• [文献書誌] N.Aso: "Single Crystal Growth of Physical Properties in UPd_2(Al_<1-x>Ga_x)_3"Physica B. 259-261. 636-637 (1999)
• [文献書誌] M.Nakayama: "Crystal Field Effect in R_3Pd_<20>Ge_6 (R=Pr and Pd)"Physica B. (印刷中).
• [文献書誌] T.Horino: "Quadrupolar Effect of R_3Pd_<20>Ge_6 (R=Ce,Pr,Nd)"Physica B. (印刷中).
• [文献書誌] N.Tateiwa: "Low Temperature Physical Properties of U_3Pd_<20>Si_6"Physica B. (印刷中).
• [文献書誌] N.Tateiwa: "Transport, Thermal and Magnetic Properties of the New Ternary Compound U_3Pd_<20>Si_6, Possibility of a New Localized 5f Electron Syste"Journal of Physical Society of Japan. (印刷中).