| 研究概要 |
本研究では、熱電変換材料の候補物質と考えられ、多彩な物性を示す充填スクッテルダイト化合物のカゴ状格子内のゲスト原子の役割に注目し、原子充填効果と微視的電子状態の関係およびその物性への影響について調べた。具体的には、充填率の異なる試料の核磁気共鳴測定を行い、それらの結果を比較しながら、系の微視的電子状態の特徴について調べた。
本年度は、高圧下合成法により内包イオンサイトの充填率を高めたR_xFe_4Sb<12>(R=La,Ce)についてSb核の核四重極共鳴測定を行い、常圧下合成試料との微視的電子状態の違いについて調べた。その結果、高圧下合成試料では常圧下合成試料に比べてスペクトル幅が非常に鋭く、充填率の向上によって電子状態がより均一になることを示した。また、LaFe_4Sb_<12>については、核スピン-格子緩和時間T_1の温度依存性から、強磁性的スピンゆらぎが低温で増大していることを示し、その温度依存性から、充填率の向上により強磁性量子臨界点に近づいていることが分かった。一方、CeFe_4Sb_<12>については、LaFe_4Sb_<12>とは対照的に、充填率上昇によって電気抵抗率の温度変化が著しく変化し、常圧下合成試料では金属的電気伝導を示すのに対して、高圧下合成試料では低温で半導体的に振る舞う。T_1は混成ギャップにより高温領域で指数関数的な温度依存性を示し、その温度依存性から評価したエネルギーギャップが、高圧下合成試料では常圧下合成試料に比べて大きく、充填率の上昇によりCeの4f電子と伝導電子の混成効果が強くなっていることを明らかにした。
今後の展開としては、現在研究を行っている、非充填型スクッテルダイトCoSb_3と充填型R_xCo_4Sb_<12>(R=La,Pr,Sn)との微視的電子状態の比較から、同一の母格子[Co_4Sb_<12>]に対するゲスト原子充填効果について、引き続き明らかにする予定である。
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