| 研究概要 |
近年, カゴ状結晶構造をもつ化合物の多彩な物性が注目を集めている。申請者は, 4f電子を2個持つPr3+イオンがカゴに内包されたPrT2Zn20に着目した。この系の結晶場基底状態は, 磁気双極子の自由度を持たず, 四極子と八極子の自由度のみを有する非磁性G3二重項である。そのため, これら高次の多極子が絡んだ物性の発現が期待される。申請者は, T=lrの系において, 四極子秩序(TQ=0.11K)と超伝導(Tc=0.05K)が共存することを見出し, 超伝導対形成に四極子揺らぎが関与している可能性を指摘した。一方, 非磁性のLalr2Zn20はTc=0.6KのBCS超伝導体である。本年度は, Pr1-xLaxIr2Zn20の超伝導特性のLa置換による変化を調べることを計画した。
・Prl-xLaxlr2Zn20の試料を, シリコニット炉を用いたブリッジマン法により作製したところ, 融液固化法で作製した試料よりも純良な試料が得られた。
・磁化率の温度依存性は0≤x<1において, 10K以下で一定値に近づくヴァンヴレック常磁性的振舞いを示すことから, 結晶場基底状態は非磁性であることが判った。
・磁気比熱を温度で割ったCm/Tの温度依存性は, 10K付近にブロードなピークを示す。このピークは結晶場基底状態を二重項, 第一励起状態を三重項, その間の分裂幅を30Kとするモデルで再現できる。このことから, Laで置換した系でも, Pr3+の結晶場基底状態はG3二重項に留まることが判った。
・0≦x≦1の電気抵抗率と交流磁化率は超伝導転移を示し, そのTcはx≤0.5で殆ど上昇せず, x>0,5で大きく上昇する。Tcがxに対して線形に変化しないことから, Prlr2Zn20とLalr2Zn20の超伝導対形成機構が異なっている可能性がある。
・電気抵抗率測定では, x=0でのみ四極子秩序による異常を観測した。
・磁場中での電気抵抗率測定から超伝導転移の磁場-温度相図を作成した。上部臨界磁場の初期勾配から見積もった有効質量は, Prlr2Zn20で6.3meであり, Lalr2Zn20の1.7倍である。また, x>0.5において, m*が半減するとともにTcが上昇することから, Tcとm*の相関が示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ブリッジマン法の採用により, 単結晶の純良化に成功した。Pr1-xLaxlr2Zn20におけるT_c_のx依存性について明らかにし, PrIr2Zn20とLaIr2Zn20の超伝導の機構が異なっている可能性を指摘した。これらの内容に関する論文を発表するとともに, 国内外の学会で発表した。以上のことから, 本研究は概ね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの実験からでは, (1)四極子秩序とLa置換との関係, (2)四極子秩序の秩序変数はまだ明らかになっていない。(1)断熱消磁冷凍機を用いて0.4K以下での比熱測定システムを立ち上げる。(2)フランス・LLB研究所において磁場中での中性子回折実験を行い, 磁場誘起反強磁性モーメントを観測し, 秩序変数を決定する。
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