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2011 年度 実施状況報告書

希土類硫化物における多数の準安定磁気構造に起因する巨大物性応答とその外場制御

研究課題

研究課題/領域番号 23540384
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

戎 修二  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10250523)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード希土類硫化物 / 単結晶 / 磁気相転移 / 異常磁気伝導 / 磁場中比熱 / ホール係数 / ゼーベック係数 / 磁気熱量効果
研究概要

1.新たな単結晶育成法の確立準備:ブリッジマン法による単結晶育成を試みるために、既存の縦型電気炉に坩堝昇降装置を組み込み、酸化物試料で予備実験をおこなった。2.基礎物性の精査(1)比熱測定:α-R2S3(R=Pr,Nd)の比熱を測定し、次の知見を得た。Pr系:0.36Kより低温に新たな転移が存在、TN=2.95Kの転移でのエントロピー変化が単純予想の半分程度、TN以上でSchottky異常。Nd系:TN2=0.67Kの新たな転移、Nd1,Nd2ともに基底は二重項。(2)磁場中比熱測定:α-R2S3(R=Sm,Gd,Tb,Dy)の磁場中比熱を測定し、次の知見を得た。Sm系:磁場依存性が他に比べて小さいが、TN1のピークはb軸に垂直な磁場(H⊥b)、TN2のピークはb軸に平行な磁場(H//b)でより大きく抑制される。Gd系:磁場によるTNピークの低温シフトは、H//bの場合に顕著。Tb系:磁場印加によってTN1,TN2のピークが低温シフトするが、H//bによるTN1のシフト、H⊥bによるTN2のシフトは顕著であり、4T(H⊥b)でTN2の転移は消失するように見える。Dy系:TN1,TN2のピークは、H//bによって低温シフトするのに対して、H⊥bに対しては高温シフトし、磁気熱量効果が確認された。以上の結果から、各α-R2S3のR1サイトが、高温側転移点:TN1(Gd系は転移点が一つ:TN)でb軸にほぼ平行な方向に反強磁性転移を起こす点は共通していると考察された。各R1,R2の基底はGd系:スピン八重項、Sm,Dy系:クラマース二重項、Tb系:二重項であると考えられるが、Sm2,Tb2に関しては半数しか秩序化に寄与していないように見える。(3)輸送特性:単結晶試料の大型化が未完であり、焼成条件の変更により固くすることに成功した焼結体試料を用いてホール係数測定に着手した段階である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

単結晶試料の大型化には、まだ成功していないために輸送特性の測定は十分に進んでいない。しかし、ホール係数およびゼーベック係数の測定が行いやすい固い焼結体の焼成条件が確立しつつあり、まず焼結体で基本的な情報を得ようと実験を進めている。また磁場中比熱の測定により、数多くの新たな知見が得られた。

今後の研究の推進方策

単結晶試料の大型化のために、気相化学輸送法の条件最適化と、坩堝昇降炉を用いたブリッジマン法による単結晶育成を試みる。ホール係数を焼結体および単結晶で、ゼーベック係数を焼結体で測定し、伝導機構についての考察を進める。その他は概ね予定通りに進め、強磁場中磁化の再精査と輸送特性に対する圧力・磁場の複合外場効果の調査等を行う予定である。また24年度に関しては、希土類を複合化した硫化物の単結晶育成に注力して試行する。

次年度の研究費の使用計画

気相化学輸送法の条件最適化のために石英管の購入と電気炉関連部品の購入および高騰している希土類原料化合物の購入に使用する。また、研究成果の国際会議、国内学会での報告用旅費にも使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (10件)

  • [学会発表] α-R2S3 (R = Pr, Nd)の比熱2012

    • 著者名/発表者名
      戎修二, 永田拓也, 藤田隆之, 阿波加淳司
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      西宮市(関西学院大学)
    • 年月日
      2012年3月24日
  • [学会発表] α-R2S3 (R = Pr, Nd) の比熱2012

    • 著者名/発表者名
      永田拓也, 藤田 隆之, 戎 修二
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2012年1月6日
  • [学会発表] α-R2S3 (R = Gd, Tb) の比熱2012

    • 著者名/発表者名
      高橋信, 藤田隆之, 八木愛鈴, 戎修二
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2012年1月6日
  • [学会発表] α-R2S3 (R = Sm, Dy) の磁場中比熱2012

    • 著者名/発表者名
      牛木雄史, 吾田直樹, 戎修二
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2012年1月6日
  • [学会発表] α-Dy2S3の物性におよぼす結晶性の影響2012

    • 著者名/発表者名
      藤耕一郎, 中村健彦, 稲津恭介, 戎修二
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2012年1月6日
  • [学会発表] α-R2S3 (R = Gd, Tb, Dy) の電気抵抗率の温度・磁場依存性2012

    • 著者名/発表者名
      中野渡広祐, 林翔太, 戎修二
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2012年1月6日
  • [学会発表] α-Dy2S3の低温物性II2011

    • 著者名/発表者名
      戎修二, 牛木雄史, 藤耕一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山市(富山大学)
    • 年月日
      2011年9月22日
  • [学会発表] α-Sm2S3の磁場中比熱2011

    • 著者名/発表者名
      牛木雄史, 中野渡広祐, 戎修二
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山市(富山大学)
    • 年月日
      2011年9月21日
  • [学会発表] α-R2S3 (R = Gd, Tb)の磁場中比熱II2011

    • 著者名/発表者名
      高橋信, 永田拓也, 戎修二
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山市(富山大学)
    • 年月日
      2011年9月21日
  • [学会発表] Extremely broad hysteresis in the magnetization process of α-Dy2S3 single crystal induced by high field cooling.2011

    • 著者名/発表者名
      S. Ebisu, K. Koyama, T. Horikoshi, M. Kokita and S. Nagata
    • 学会等名
      The 26th Int. Conf. on Low Temperature Physics, LT26
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2011年8月12日

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公開日: 2013-07-10  

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