トンネルダイオード発振回路を用いた多重極限環境下物性測定装置の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05171
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木田 孝則 大阪大学, 理学研究科, 助教 (50452412)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 多重極限環境 / パルス強磁場 / トンネルダイオード振動法 / 強相関電子系

研究実績の概要

本研究では、非破壊型パルスマグネットとダイヤモンドアンビル型圧力セル（DAC）を組み合わせた、パルス強磁場中・高圧力下輸送現象測定装置を開発し、圧力誘起超伝導転移を示す鉄系超伝導体の母物質（FeSeやBaFe2As2など）の上部臨界磁場およびその異方性を調べ、この物質群の超伝導発現機構の解明に向けた指針を得ることを目的とした。輸送測定の手法として、従来の四端子法による電気抵抗測定だけでなく、新たにトンネルダイオード振動（TDO）法による表面インピーダンス測定も実施した。
前年度までに、クライオスタット、測定系の組み立ておよびTDO回路の製作を実施し、鉄系超伝導体のFe(Te,Se)の表面インピーダンス測定を実施した。その結果、Ni-Cr-Al合金製のDACおよび金属(SUS316)製のガスケットを用いると、ヘリウムガス雰囲気中ではパルス磁場発生時の渦電流の発生に伴うジュール発熱があることが分かった。カーボンペーストあるいはRuO2ペーストで作製した温度センサーを用いて、40 T（パルス幅：40 msec）までのパルス強磁場発生時の金属部品（Ni-Cr-Al合金製台座およびSUS316製ガスケット）の温度上昇量を調べた。その結果、液体ヘリウムによる蒸発冷却環境下では温度変化がほとんど観測されず、ヘリウムガス雰囲気中では最大で20 K程度の発熱が観測された。渦電流の大きさはパルス磁場の立ち上がりの傾きに依存する。そこで、最終年度はパルスマグネットのボア内にインナー閉コイルを挿入し、その相互誘導効果を利用して磁場の立ち上がりの傾きを低下させることを試みた。その成果を日本物理学会（第７３回年次大会）で報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic-field-induced Quantum Phase in S = 1/2 Frustrated Trellis Lattice (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Hironori、Yoshizawa Daichi、Kida Takanori、Hagiwara Masayuki、Matsuo Akira、Kono Yohei、Sakakibara Toshiro、Tamekuni Yusuke、Miyagai Hirotsugu、Hosokoshi Yuko
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 ページ: 043701
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.043701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced magnetoresistance in the binary semimetal NbAs2 due to improved crystal quality (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoi K.、Murakawa H.、Komada M.、Kida T.、Hagiwara M.、Sakai H.、Hanasaki N.
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 2 ページ: 024203
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.024203
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective S=2 antiferromagnetic spin chain in the salt (o-MePy-V)FeCl4 (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y.、Kida T.、Hagiwara M.、Kawakami T.、Hosokoshi Y.、Tamekuni Y.、Yamaguchi H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 085113
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.085113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic solitons and magnetic phase diagram of the hexagonal chiral crystal CrNb3S6 in oblique magnetic fields (2017)
  • 著者名/発表者名: Yonemura Jun-ichiro、Shimamoto Yusuke、Kida Takanori、Yoshizawa Daichi、Kousaka Yusuke、Nishihara Sadafumi、Goncalves Francisco Jose Trindade、Akimitsu Jun、Inoue Katsuya、Hagiwara Masayuki、Togawa Yoshihiko
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 184423
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.184423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct observation of spin-quadrupolar excitations in Sr2CoGe2O7 by high-field electron spin resonance (2017)
  • 著者名/発表者名: Akaki Mitsuru、Yoshizawa Daichi、Okutani Akira、Kida Takanori、Romh?nyi Judit、Penc Karlo、Hagiwara Masayuki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 ページ: 214406
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.214406
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Surface magnetism of exfoliated α-Co hydroxide nanosheets (2017)
  • 著者名/発表者名: Honda Zentaro、Anai Katsuki、Hagiwara Masayuki、Kida Takanori、Okutani Akira、Sakai Masamichi、Fukuda Takeshi、Kamata Norihiko
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: 107 ページ: 14～17
  • DOI: 10.1016/j.jpcs.2017.03.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Order by Quenched Disorder in the Model Triangular Antiferromagnet RbFe(MoO4)2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Smirnov A.I.、Soldatov T.A.、Petrenko O.A.、Takata A.、Kida T.、Hagiwara M.、Shapiro A.Ya.、Zhitomirsky M.E.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 ページ: 047204
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.047204
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristic Physical Properties of the Non-Kramers Γ3 Ground State in PrPt2Cd20 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirose Yusuke、Takeuchi Tetsuya、Doto Hiroshi、Honda Fuminori、Miyake Atsushi、Tokunaga Masashi、Yoshizawa Daichi、Kida Takanori、Hagiwara Masayuki、Haga Yoshinori、Settai Rikio
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 ページ: 074711～074711
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.074711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and magnetic properties of highly nitrogen-containing nano-graphite (2017)
  • 著者名/発表者名: Honda Zentaro、Kikuchi Satoshi、Hagiwara Masayuki、Kida Takanori、Sakai Masamichi、Fukuda Takeshi、Kamata Norihiko
  • 雑誌名: Solid State Sciences 巻: 67 ページ: 59～63
  • DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2017.03.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Giant magnetoresistive effects in antiferomagnetic semiconductors BaMn2 Pn2 (Pn= As, Sb, Bi) (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Huynh, T. Ogasawara, K. Kitahara, T. Aoyama, K. Ohgushi, T. Tahara, T. Kida, M. Hagiwara, and K. Tanigaki
  • 学会等名: APS March Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Li_x (NH_3)_y Fe_2 Se_2 の超伝導物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 角藤壮, 李智鉉, 神戸高志, 安部大貴, 三井理功, 小林達生, 田原大夢, 木田孝則, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] “反強磁性金属MnSn2 の強磁場物性” (2018)
  • 著者名/発表者名: 田原大夢, 木田孝則, 垣花将司, 竹内徹也, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] スピングラスを示すEuCu2Si2 単結晶におけるホール効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹内徹也, 谷口年史, 芳賀芳範, 中島美帆, 天児寧, 田原大夢, 木田孝則, 萩原政幸, 安次富洋介, 屋良朝之, 伊覇航, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] インナー閉コイルによるパルス磁場発生時の渦電流の抑制 (2018)
  • 著者名/発表者名: 太田麗嗣, 田原大夢, 木田孝則, 谷口一也, 鳴海康雄, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] SmB6 エピタキシャル薄膜の磁気抵抗及びホール抵抗測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 幸塚祐哉, 宍戸寛明, 田原大夢, 鳴海康雄, 木田孝則, 若林元気, 奥村慧, 中神嵩俊, 萩原政幸, 石田武和
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Magnetotransport properties under high magnetic fields of BaMn2Pn2 antiferromagnets (Pn = As, Sb, Bi) (2018)
  • 著者名/発表者名: K.-K. Huynh, K. Kitahara, T. Ogasawara, T. Aoyama, K. Ogushi, T. Tahara, T. Kida, M. Hagiwara, and K. Tanigaki
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] BaMn2Bi2 の磁気輸送特性及び諸物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小笠原拓磨, 北原慶太, Khuong K. Huynh, 青山拓也, 大串研也, 田原太夢, 木田孝則, 萩原政幸, 谷垣勝己
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] ワイル半金属NbAsにおける磁場方位に依存したベリー位相の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 駒田盛是, 村川寛, 横井滉平, 木田孝則, 萩原政幸, 酒井英明, 花咲徳亮
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Rb_1-x K_x Fe(MoO_4)_2 における動的無秩序と構造的無秩序の競合 (2018)
  • 著者名/発表者名: 萩原政幸, A.I. Smirnov, T.A. Soldatov, 高田篤, 木田孝則, O.A. Petrenko, M.E. Zhitomirsky, A.Y. Shapiro
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Sr2CoGe2O7 におけるスピン四極子励起の観測（実験） (2018)
  • 著者名/発表者名: 赤木暢, 吉澤大智, 奥谷顕, 木田孝則, J. Romhanyi, K. Penc, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 多重極限環境下物性測定装置の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木田孝則, 赤木暢, 鳴海康雄, 萩原政幸
  • 学会等名: 大阪大学大学院理学研究科第10回理学研究フォーラム／第9回研究交流セミナー
• [学会発表] Evaluation of temperature-rise due to Joule heating in NiCrAl-DAC in pulsed high magnetic fields (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tahara, T. Kida, Y. Kohama, A. Miyake, M. Tokunaga, K. Kindo, and M. Hagiwa
  • 学会等名: The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • 国際学会
• [学会発表] Competition of dynamic and structural disorder in a doped “triangular” antiferromagnet RbFe(MoO4)2 (2017)
  • 著者名/発表者名: A.I. Smirnov, T.A. Soldatov, O.A. Petrenko, T. Kida, A. Takata, M. Hagiwara, A.Y. Shapiro, and M.E Zhitomirsky
  • 学会等名: The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic properties of quasi-two-dimensional S = 1/2 Heisenberg antiferromagnet with distorted square lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, Y. Iwasaki, Y. Hosokoshi, T. Kida, and M. Hagiwara
  • 学会等名: The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • 国際学会
• [学会発表] ESR uncovers doping-induced change of spin structure in a “triangular” antiferromagnet RbFe(MoO4)2 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Soldatov, A.I. Smirnov, T. Kida, A. Takata, M. Hagiwara, O.A. Petrenko, M.E. Zhitomirsky, and A.Y. Shapiro
  • 学会等名: The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • 国際学会
• [学会発表] Upper critical fields of Li_x (NH_3)_z Fe_2-d Se_2 single crystal (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kakuto, J.-H. Lee, T. Tahara, T. Kida, M. Hagiwara, and T. Kambe
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SECS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] パルス強磁場下におけるNiClAl－DACの渦電流による発熱量の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田原大夢, 木田孝則, 小濱芳允, 三宅厚志, 徳永将史, 金道浩一, 萩原政幸
  • 学会等名: 強磁場研究会「強磁場コラボラトリーが拓く未踏計測領域への挑戦と物質・材料科学の最先端」
• [学会発表] 反強磁性金属FeSn2 の強磁場輸送現象 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木田孝則, 田原大夢, 大貫惇睦, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] BaVS3 における金属絶縁体転移の圧力効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田原大夢, 木田孝則, 鳴海康雄, 中村裕之, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 複合極限環境下物性測定装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 有留那愉多, 田原大夢, 木田孝則, 竹内徹也, 大貫惇睦, 萩原政幸
  • 学会等名: 第四回西日本強磁場科学研究会
• [学会発表] 擬カゴメ格子反強磁性体CdCu3(OH)6Cl2の1/3磁化プラトー (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田紘行, 野口直彌, 石井裕人, 小田研, J. Chen, 山浦一成, 木田孝則, 鳴海康雄, 萩原政幸
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会