近藤半導体セリウム１－２－１０系における異常な反強磁性秩序発現機構の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05173
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 世良 正文 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40196978)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 近藤半導体 / 反強磁性秩序 / スピンギャップ / 電荷ギャップ / ジグザグ鎖 / 低次元性 / スピン揺らぎ / 多極子秩序

研究実績の概要

反強磁性近藤半導体CeRu2Al10は，2009年Strydomらによる発見後，様々な奇妙な性質が明らかにされ，現在でも盛んに研究されている。この系の大きな特徴としてスピンギャップ，電荷ギャップがある。また少量のRhドープで遍歴性が失われ局在系に近づくことがわかっている。Rhドープで両ギャップがどのようになるのかを明らかにするため，低温比熱，光学伝導度を調べた結果，両ギャップが消失することが明らかになった。このときTNの減少は小さく，高いTNに両ギャップの存在は必要でないことが明らかになった。価数揺動系CeFe2Al10に少量のRhをドープすると急速に局在系に変わることを明らかにした。
参照系としてHoR2Al10 (R=Fe, Ru)を調べた。基底状態は一重項であるが，近いところに励起状態が存在するため，磁気秩序を起こし得る。R=Feでは一重項基底状態であるが，小さい磁場で磁気秩序が誘起されることを明らかにした。R=Ruの磁気相図は高磁場で奇妙なふるまいを示す。これらの結果を分子場計算で再現することに成功した。
低次元系における量子スピンゆらぎの効果を明らかにするため，三角格子半強磁性体CsCuCl3の圧力効果を比較の意味で調べた。加圧により，常圧では存在しなかった1/3プラトーが出現することを発見した。加圧により交換相互作用と面内磁気異方性ともに増大するが，相対的に前者の増大が後者の増大に勝る結果と結論した。

研究成果

• [雑誌論文] Field Induced Transition with Quadrupole Fluctuation in HoFe2Al10 with Orthorhombic Symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kamikawa, I. Ishii, K. Takezawa, T. Sakami, F. Nakagawa, H. Tanida, M. Sera and T. Suzuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 86 ページ: 044601-1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.044601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic softening due to the quadrupole interaction and anomalous magnetic phase diagram under the magnetic field in HoRu2Al10 (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kawakami, I. Ishii, K. Takezawa, T. Mizuno, T. Sakami, F. Nakagawa, H. Tanida, M. Sera, T. Suzuki, K. Mitsumoto and X. Xi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 ページ: 155131-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.155131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure studies on the antiferromagnetic Kondo semiconductor Ce(Ru1-xRhx)2Al10 (x=0, 0.1) (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Tanida, K. Kitagawa, N. Tateiwa, M. Sera and T. Nishioka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 ページ: 235131-1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.235131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced quantum phase transitios in the S=1/2 triangular lattice antiferromagnet CeCuCl3 (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Sera, Y. Kousaka, J. Akimitsu, M. Sera and K. Inoue
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 ページ: 014419-1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.014419
  • 査読あり
• [学会発表] CexLa1-xB6：圧力誘起多極子秩序相 (2018)
  • 著者名/発表者名: 世良正文，国森啓介，松村武，谷田博司，藤秀樹，伊賀文俊，近藤晃弘，上床美也，小林達夫
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] CexLa1-xB6 IV相出現の理由について (2017)
  • 著者名/発表者名: 世良正文，国森啓介，副島彗，松村武，近藤晃弘，谷田博司，伊賀文俊
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] S=1/2三角格子半強磁性体CsCuCl3の圧力誘起新奇磁気秩序相 (2017)
  • 著者名/発表者名: 世良文香，高阪勇輔，秋光純，世良正文，井上克也
  • 学会等名: 日本物理学会