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2013 年度 実績報告書

強相関希土類ホウ化物の高圧下における新奇秩序相探究

研究課題

研究課題/領域番号 23540413
研究機関茨城大学

研究代表者

伊賀 文俊  茨城大学, 理学部, 教授 (60192473)

キーワード強相関電子系 / 近藤半導体 / 超伝導 / 高圧力 / 磁性 / 準周期
研究概要

本研究の目的は強相関電子系ホウ化物を高圧下の環境にさらしたときに期待される新規秩序もしくは新奇な状態を見いだすことにある。特に注目したのが近藤半導体YbB12と、TmB4の通常の結晶周期上に現れた準周期磁気相の高圧下応答である。
(1)YbB12は価数揺動半導体でありかつトポロジカル近藤絶縁体と目されるSmB6と同様の電子状態を持つと期待される近藤半導体である。大阪大学基礎工学研究科附属極限科学センター清水研との共同研究により,ダイアモンドを用いた加圧法(DAC)により最終年度は195GPaまで加圧下の電気抵抗測定に成功した。エネルギーギャップは165GPaで消滅し、半導体から金属への転移前後の量子臨界状態近傍(195GPa)で超伝導が出現した。臨界温度は0.8K、臨界磁場は約700mTであり、近藤半導体に初めて圧力により超伝導を誘起した例となった。またYbB12に4価のZrイオンを置換する合金では、近藤温度とエネルギーギャップが増大する現象が観測された。置換イオンの価数で,YbB12のギャップと近藤温度のチューニングが可能である事を明らかにした。一方伝導のギャップは置換により次第に減少するという相反する結果が得られ,電荷とスピンの自由度の分離が現れた。
(2)TmB4は24年度までは3GPaまでの高圧下磁化測定により、高圧によって転移点が上昇し、準周期相も保持していることを確認している。25年度は超伝導磁石とDACを組み合わせての高圧下電気抵抗測定を東大物性研上床研,埼玉大道村氏と共同研究を進めているが、加圧時に試料が破損するトラブルにより26年度にも引き続き行なう。
(3)SmB6やTmB6に,Y, La等を置換すると温度変化を伴う価数揺動を示す事がわかったが、単結晶育成時に組成が大きく変わる。組成変化と価数,ギャップの変化の対応の詳細は今後の課題である。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (20件)

  • [雑誌論文] Synchrotron radiation-based Mössbauer spectra of 174Yb measured with internal conversion electrons2014

    • 著者名/発表者名
      R. Masuda, Y. Kobayashi, S. Kitao, M. Kurokuzu, M. Saito, Y. Yoda, T. Mitsui, F. Iga, M. Seto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 ページ: 082411(1-6)

    • DOI

      10.1063/1.4866280

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for hidden quadrupolar fluctuations behind the octupole order in Ce0.7La0.3B6 from resonant x-ray diffraction in magnetic fields2014

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 89(1) ページ: 014422(1-13)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.89.014422

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen Storage Properties on ScH2-MBn (M = Mg and Ca) Systems Synthesized by Mechanical Milling under Hydrogen Pressure2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nakagawa
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 38(16) ページ: 6744-6749

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2013.03.102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Different evolution of the intrinsic gap in strongly correlated SmB6 in contrast to YbB122013

    • 著者名/発表者名
      J. Yamaguchi
    • 雑誌名

      New Journal of Physics

      巻: 15 ページ: 043042(1-13)

    • DOI

      10.1088/1367-2630/15/4/043042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-Polarized Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy of the So-Predicted Kondo Topological Insulator SmB62013

    • 著者名/発表者名
      S. Suga
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 83(1) ページ: 014705(1-6)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.014705

    • 査読あり
  • [学会発表] Superconductivity of light element molecular materials at extreme conditions of pressure2013

    • 著者名/発表者名
      加賀山朋子
    • 学会等名
      ICTP LEMSUPER Conference on Mechanisms and Developments in Light-Element Based and Other Novel Superconductors
    • 発表場所
      ICTP(イタリア・トリエステ)
    • 年月日
      20130923-20130926
  • [学会発表] Mixed valence to a heavy fermion state in R1-xTmxB6 (R = Y3+ and Yb2+)2013

    • 著者名/発表者名
      石井克弥
    • 学会等名
      International Conference on SCES 2013
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] Chemical pressure effect by substitution of non-magnetic rare-earth ion (R = Lu, Sc, Y and Zr) on the energy gap of Kondo semiconductor YbB122013

    • 著者名/発表者名
      林健人
    • 学会等名
      International Conference on SCES 2013
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] High pressusure synthesis and physical properties of rare-earth dodecaborides RB12 (R= Gd, Sm and Nd)2013

    • 著者名/発表者名
      伊賀文俊
    • 学会等名
      International Conference on SCES 2013
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] Electrical resistance of Kondo semiconductor YbB12 under high pressure2013

    • 著者名/発表者名
      佳山周永
    • 学会等名
      International Conference on SCES 2013
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      20130805-20130809
  • [学会発表] CexLa1-xB6における多極子ゆらぎ

    • 著者名/発表者名
      松村武
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] YbB6の圧力依存X線発光分光

    • 著者名/発表者名
      佐藤仁
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] 近藤半導体YbB12の非磁性希土類イオンR(R = Lu, Sc, Y and Zr)置換によるエネルギーギャップに対 する化学圧力効果

    • 著者名/発表者名
      伊賀文俊
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] カゴ状希土類化合物RB12(R= Gd, Sm and Nd) の高圧合成による新物開発

    • 著者名/発表者名
      伊賀文俊
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] R1-xTmxB6(R=Y3+ and Yb2+)における価数揺 動と近藤状態の変遷

    • 著者名/発表者名
      伊賀 文俊
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] 加圧下のYB6のラマン散乱2

    • 著者名/発表者名
      遊川幸一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] SmB12の10/11B核NMR

    • 著者名/発表者名
      谷田博司
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] YB6とLaB6のゲスト・モードにおける電子・格子相 互作用

    • 著者名/発表者名
      筒井智嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] RB6 (R = Gd, Tb, Dy)の常磁性相における準安定超格子構造

    • 著者名/発表者名
      岩佐和晃
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] 174Yb放射光メスバウアー分光法の開発

    • 著者名/発表者名
      増田亮
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] 近藤半導体Yb1-xRxB12(R=Lu,Sc,Y,Zr)のエネルギー ギャップの強磁場及びx依存性

    • 著者名/発表者名
      石井克弥
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] 価数揺動系RB6(R=Sm, Tm)の非磁性元素置換効果

    • 著者名/発表者名
      林健人
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] SmB6における圧力依存性と置換効果

    • 著者名/発表者名
      西山功兵
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] MBE法による希土類硼化物の作製と評価

    • 著者名/発表者名
      浅沼英資
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
  • [学会発表] 高分解能X線回折によるCe0.7La0.3B6のIV相の菱面 体歪みの観測

    • 著者名/発表者名
      稲見俊哉
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学

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公開日: 2015-05-28  

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