圧力誘起超伝導体の量子相転移近傍におけるフェルミ面の不安定性と重い電子状態の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540337
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 摂待 力生 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00251041)
• キーワード: 量子相転移 / 重い電子系 / フェルミ面 / ドハースファン・アルフェン効果 / 超伝導 / 圧力

研究概要

本年度は、昨年度に引き続き典型的な圧力誘起超伝導体の圧力下ドハースファンアルフェン(dHvA)効果の実験と,更なる高圧下でのdHvA効果の実験が可能となる圧力装置の開発をおこなった.今年度の技術的進展として一番大きなポイントは、3GPaでのdHvA効果を観測できる圧力セルの開発に成功したことである。これにより、CeIn_3やCeRhIn_5の量子臨界圧力を超えることが可能となり、フェルミ面すなわち電子状態の変貌をとらえることが出来た。以下に物質ごとに得られた成果を挙げる.
1.CeIn_3
CeIn_3は2.5〜2.7GPaでネール温度が消失し,常磁性体へと変貌し,その近傍の圧力で超伝導が観測される.昨年度の<111>方向に引き続き、<110>方向での圧力下dHvA効果の実験をおこなった。CeIn_3において3GPaまでの圧力下dHvA効果の観測に成功した.フェルミ面は2.5GPaでわずかにその形が変化したが,4f電子が局在したフェルミ面から,4f電子が遍歴したフェルミ面への変貌から期待されるような大きな変化は観測されなかった.サイクロトロン有効質量は臨界圧力へ近づくにつれ増大し、重い電子状態の発達を観測した。
2.CeRhIn_5
3GPaまでの圧力下のdHvA効果の実験をおこない、臨界点前後でのフェルミ面や有効質量の変化を観測した。詳しい解析は今後の課題であるが、臨界庄力での変化が局在的な4f電子からCeCoIn_5のような遍歴的な4f電子への変化を意味しているのか興味深い点である。
上記物質の他、CeCoIn_5,CeAgSb_2,CeNiGe_2,URu_2Si_2,UPtGa_5の圧力下の実験をおこなった。

研究成果

• [文献書誌] R.Settai et al.: "De Haas-Van Alphen experiments under extreme conditions of low temperature, high field and high pressure, for high-quality cerium and uranium compounds"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 262. 399-406 (2003)
• [文献書誌] H.Shishido, R.Settai et al.: "De Haas-van Alphen effect of CeRhIn_5 under pressure"Physica B. 329-333. 526-527 (2003)
• [文献書誌] M.Nakashima et al.: "De Haas-Van Alphen experiments under pressure in URu_2Si_2"Physica B. 329-333. 566-567 (2003)
• [文献書誌] H.Shisbido et al.: "A de Haas-van Alphen expemiment under pressure on CeCoIn_5 : deviation from the quantum critical region"J.Phys. : Condens.Matter. 15. L499-L504 (2003)
• [文献書誌] R.Asai et al.: "An anomalously huge resistivity peak under pressure in CeRhGe"J.Phys. : Condens.Matter. 15. L463-L468 (2003)
• [文献書誌] M.Nakashima et al.: "The high-pressure effect of an electronic state in uranium compounds : UPtGa_5 and UN"J.Phys. : Condens.Matter. 15. S2007-S2010 (2003)