公募研究
原子番号の大きな元素では、電子に強いスピン軌道相互作用が働く。そのような重い元素を含む金属では、スピン軌道相互作用によってフェルミ面が不安定になり、自発的に結晶構造の反転対称性が破れる相転移を引き起こす可能性がある。このような不安定性を有する金属をスピン軌道結合金属と呼ぶ。5d遷移金属化合物Cd2Re2O7は、スピン軌道結合金属の最も有力な候補物質である。本研究では、純良な単結晶試料を用いた輸送特性の測定によって、Cd2Re2O7における反転対称性の破れた相の電子状態と相転移機構の微視的理解を目的としている。これまでに、本質的な物性を明らかにするために必要な、純良かつ十分な大きさのCd2Re2O7単結晶の育成に取り組んだ。結果として、過去の報告よりもはるかに質が良く、大型の単結晶を得ることに成功している。3mm程度の大型単結晶育成に成功したことで、様々な測定グループと共同研究を展開している。また、相転移において形成されるドメイン構造を制御する手法も確立した。2019年度は、これらの事前準備をもとにCd2Re2O7の電子秩序相における本質的な物性を明らかにした。まず、単結晶のドメイン構造を制御する様子を偏光顕微鏡で観察した結果、120 K付近の2つ目の相転移において格子のa軸とc軸の長さが逆転するという特異な現象を観測した。Cd2Re2O7では相転移に伴う格子変形が小さすぎるため、これまでa軸とc軸の長さを実験的に比較することができなかったが、ドメイン制御の観察によって初めて明らかになった。さらに、ドメインを整列した状態の結晶で電気抵抗測定を行い、格子歪が極めて小さいにも関わらず、25%もの抵抗の異方性が存在することを明らかにした。これは多極子秩序相の特異な電子状態を初めてとらえた結果である。今後これらの知見と理論を比較することで、スピン軌道結合金属の理解が進むと期待される。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)
JPS Conference Proceedings
巻: 30 ページ: 011143-1～6
doi.org/10.7566/JPSCP.30.011143
Journal of Solid State Chemistry
巻: 288 ページ: 121359～121359
doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121359
Physical Review B
巻: 101 ページ: 205133-1~10
10.1103/PhysRevB.101.205133
Journal of the Physical Society of Japan
巻: 88 ページ: 064712～064712
doi.org/10.7566/JPSJ.88.064712
