研究概要 |
金属間化合物RNi_2B_2C(Rは希土類元素)は、超伝導と希土類元素のスピン秩序が共存・競合し、超伝導、スピン秩序、フォノンのソフト化が密接に関係する。特に、R=Hoではスピン秩序温度(T_N〜5K)と超伝導転移温度(T_C〜7K)が近接し、かつT_N近傍で一旦壊れた超伝導が磁気秩序が確立された後に復活(リエントラント)する等の複雑な磁気・超伝導相図を示す。本研究は,HoNi_2B_2Cを対象に、Hoのスピン秩序と格子異常の観測から超伝導とスピン秩序の共存・競合のメカニズムを明らかにすることを目的とした。 本研究では、赤外線集中加熱炉で作成した単結晶試料で超伝導特性の試料依存性を調べた後、超音波測定と1軸応力下での磁化測定を行なった。 超音波測定では、[110]方向の歪みと結合した弾性定数C_66がT_Nの遥か高温(〜80K)よりT_Nまで60%にもおよぶ大きなsofteningを起こし更に5K近傍で多段の不連続な変化を示すこと、この歪みがc面内Hoの強磁性秩序(揺らぎ)と強く結合していることを明らかにした。一方、[001]方向の歪みに結合した弾性定数C_<33>はその変化量は極めて小さいながら同じく高温よりsofteningを起こし,更に低温(2K)ではメタ磁性転移によってもsofteningが起こることを明らかにした。C_<33>はc面間の磁気秩序と結合しており、c面間交換相互作用の面間距離依存性を明らかにした。 1軸応力下での磁化測定では、[110]方向に応力を加えた場合には静水圧の場合に比べて1桁程度大きい割合でT_Nが上昇すること、他方、c軸方向に応力を加えた場合には今回の実験精度内ではT_Nの変化がないことを明らかにした。。応力実験の結果はC_<66>と磁気秩序の結合が大きいとする超音波実験の結果と定性的に一致する。なお、今回の測定応力範囲ではいずれの方位の応力に対しても超伝導転移温度に変化はなかった。 上記実験の他、放射光により非共鳴磁気Bragg散乱を観測し,低温での反強磁性相とメタ磁性転移後に現れるフェリ磁性相のc軸方向の周期性を確認した。
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