| 研究概要 |
ウランカルコゲナイドは共有結合性が強く、f電子は局在的な振る舞いを示すと考えられる。斜方晶のジカルコゲナイドUSX(X,=S,Se,Te)では原子番号が大きくなるにしたがい、半導体から金属まで伝導度が変化し、これに伴い磁性も常磁性から強磁性に変化する。このなかでβ-US_2は低温において狭いギャップを持つ半導体であるが、そのギャップは磁場や圧力などに非常に敏感であり、7T程度の磁場や8GPa程度の圧力で6桁以上も電気抵抗が減少し、金属的な振る舞いを示すことを明らかにした。大きな磁気抵抗効果は容易軸方向[001]に磁場をかけたときのみ顕著に観測され、困難軸[100]方向ではほとんどみられず、異方性が大きい。
このβ-US_2について中性子散乱実験を行い、8Kにおいて約7meVのシャープな非弾性散乱ピークを観測した。この非弾性ピークのQ依存性はU^<4+>イオンの磁気形状因子とよく合致し、明らかな分散関係は見られない。したがってこの非弾性ピークは結晶場励起によるもので、またその励起エネルギーは磁化率から求めた結晶場準位ともよく合致することが明らかになった。この約7meVは90Kの伝導ギャップに非常に近いことも興味深い。また100K以上でフォノン起源でない準弾性散乱ピークも現れ、非弾性ピークと共存することも明らかにした。この準弾性散乱はU-5f電子とS-2ρ電子の混成から生じていると思われる
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