新しいイッテルビウム化合物における重い電子状態のフェルミ面研究

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 重い電子系の形成と秩序化
• 研究課題/領域番号: 23102712
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: イッテルビウム化合物 / ド・ハースーファン・アルフェン効果 / 光電子分光 / 強相関電子系 / 価数揺動 / 近藤効果 / カイラル磁性

研究実績の概要

Yb化合物研究では、純良単結晶を得にくい問題がある。我々は新物質YbNi_3Al_9及びYbNi_3Ga_9の純良単結晶育成に成功し、強相関Yb化合物の研究において極めて有用であることを明らかとした。X線回折、比熱、抵抗率、帯磁率、de Haas-van Alphen（dHvA）効果、光電子分光、X線吸収、圧力効果の測定から以下のことがわかった。①三方晶ErNi_3Al_9型構造（空間群R32）を持ち、カイラル体である。②YbNi_3Al_9はYb価数がほぼ+3価の重い電子系ヘリカル磁性体（T_N=3.4K）であり、YbNi_3Ga_9はYb価数が+2.5価の価数揺動体である。③YbNi_3Ga_9は低温で近藤ピークを示し、伝導電子(c)とf電子が強く混成している。④YbNi_3Al_9、LuNi_3Al_9、LuNi_3Ga_9は類似したフェルミ面を持つが、YbNi_3Ga_9はcf混成のためフェルミ面が異なる。YbNi_3Al_9及びYbNi_3Ga_9ではサイクロトロン有効質量が増大している。反転対称を持たないため、いずれもフェルミ面が分裂している。⑥YbNi_3Ga_9では価数揺動から磁気秩序状態まで圧力により連続的に電子状態を調節でき、磁気臨界圧力で超伝導を示すかどうか興味がもたれる。YbNi_3Al_9は4GPa、YbNi_3Ga_9は9GPaで強磁性に転じる。⑦Yb(Ni_1-xCu_x)_3Al_9及びYb(Ni_1-xCo_x)_3Ga_9（x0.33）が合成でき、置換により基底状態が調節できる。
発展として、R(希土類)Ni_3Al_9の合成を行い、4f電子系カイラル磁性の研究を進めている。そのほか、Gaを組成比に多く含むCe_2TGa_12（T=Ni, Pd, Pt）及びCe_2Pt_6Ga_15についても単結晶を育成し、電子物性測定を行った。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure Effects on Electrical Resistivity of Heavy-Fermion Antiferromagnet Ce_2PdGa_12 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ohara, T. Yamashita, T. Shiraish, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 400 ページ: 042048-1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/4/042048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Fermi liquid behavior on heavy-fermion system Ce_2Pt_6Ga_15 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, S. Ohara
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 400 ページ: 042074-1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/4/042074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced Suppression of the Antiferromagnetic Transition in YbNi_3Al_9 Single Crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirayama, K. Matsubayashi,T. Yamashita, S. Ohara, K. Munakata, Y. Uwatoko
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 391 ページ: 012020-1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy quasiparticles formed in the ferromagnetic Yb layers in the Kondo helical magnet YbNi_3Al_9 as revealed by specific-heat measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Miyazaki, Y. Aoki, R. Higashinaka, H. Sato, T. Yamashita, S. Ohara
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 ページ: 155106-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.155106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of Kondo lattice compounds YbNi_3X_9 (X = Al, Ga) studied by hard x-ray spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Utsumi, Hitoshi Sato, Shigeo Ohara, Tetsuro Yamashita et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 ページ: 115114-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.115114
  • 査読あり
• [学会発表] 重い電子系反強磁性体Ce_2MGa_12(M=Ni,Pd,Pt)における磁気秩序相の圧力効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木龍，松林和幸，白石卓也，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] 中間価数物質YbNi_3Ga_9における圧力誘起強磁性秩序と価数クロスオーバー (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸，平山貴士，山下哲朗，大原繁男，河村直己，水牧仁一朗，石松直樹，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] YbNi_3X_9(X=Al, Ga)のフェルミ面構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大原繁男，太田和希，山浦淳一，三浦泰直，摂待力生，大貫惇睦，播磨尚朝
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] YbNi_3Ga_9の高圧における赤外分光研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎大輝，尾田武尊，竹内和也，大原繁男，森脇太郎，池本夕佳，岡村英一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] X線吸収・発光分光法による YbNi_3Ga_9のYb価数の温度-圧力相図の作成 II (2013)
  • 著者名/発表者名: 河村直己，松林和幸，金井典子，林久史，石松直樹，水牧仁一朗，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] YbNi_3X_9(X=Al, Ga)の角度分解光電子分光 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内海有希，児玉純一，佐藤仁，大原繋男，永田平祐，太田紘司，有田将司，安斎太陽，島田賢也，生天目博文，谷口雅樹
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] YbNi_3X_9(X=Al,Ga)におけるNiサイトへの置換効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田智寿，河野浩，山下哲朗，大原繁男，山浦淳一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26 – 2013-03-29
• [学会発表] 重い電子系ヘリカル磁性体YbNi_3Al_9と価数揺動体YbNi3Ga9のフェルミ面の相違 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大原繁男，太田和希，山浦淳一，三浦泰直，摂待力生，大貫惇睦，播磨尚朝
  • 学会等名: 新学術領域第4回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2013-01-12 – 2013-01-13
• [学会発表] 完全カイラル無機化合物YbNi_3X_9 (X=Al, Ga)の磁性と伝導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大原 繁男, 福田 智寿, 山下哲朗, 平山貴士, 宗像孝司, 松林和幸, 上床美也, 山浦淳一, 田中斗志貴, 久保康則, 宮崎亮一, 青木勇二
  • 学会等名: 第6回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-11-27 – 2012-11-28
• [学会発表] Fermi Surface Property of YbNi_3X_9 (X=Al, Ga) without Inversion Symmetry in the trigonal Crystal Structure: ARPES and dHvA Study (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ohara, Y. Yamauchi, K. Ohta, Y. Utsumi, J. Kodama, H. Sato, Y. Miura, R. Settai, Y. Onuki, H. Harima
  • 学会等名: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ
  • 発表場所: 琉球大学
  • 年月日: 2012-11-23 – 2012-11-24
• [学会発表] YbNi_3Ga_9の圧力下69,71Ga-NQR (2012)
  • 著者名/発表者名: 神山尚也，長島亮，深澤英人，小堀洋，山下哲朗，大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] ヘリカル磁性体YbNi_3Al_9の二次元強磁性層中に形成された重い電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎亮一，青木勇二，東中隆二，佐藤英行，山下哲朗，大原繁男
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] Yb_1-xLu_xNi_3X_9 (X=Al, Ga)の近藤状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大原繁男，速水亮太朗，福田智寿，吉井猛，山下哲朗
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] 反強磁性体Ce_2TGa_12(T=Ni,Pd,Pt)の圧力下電気抵抗測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々木龍，松林和幸，白石卓也，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] X線吸収・発光分光法によるYbNi_3Ga_9のYb価数の温度-圧力相図の作成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河村直己，松林和幸，金井典子，林久史，石松直樹，水牧仁一朗，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
• [学会発表] Valence fluctuation study by using X-ray absorption and emission spectroscopies at Yb L3-edge in YbNi_3X_9 (X =Al and Ga) (2012)
  • 著者名/発表者名: Naomi Kawamura, Masaichiro Mizumaki, Hisashi Hayashi, Noriko Kanai, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, Tetsuro Yamashita and Shigeo Ohara
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [学会発表] Effect of pressure on the YbNi_3Ga_9 single crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirayama, K. Matsubayashi, T. Yamashita, S. Ohara and Y. Uwatoko
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [学会発表] Electrical resistivity measurement under pressure in the heavy fermion antiferromagnetic compound Ce_2PtGa_12 (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Sasaki, Kazuyuki Matsubayashi, Takuya Shiraishi, Tetsuro Yamashita, Shigeo Ohara and Yoshiya Uwatoko
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [学会発表] Tuning of the heavy-fermion ground state in YbNi_3X_9 (X =Al, Ga) by substitution (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Ohara, Hiroshi Kono and Tetsuro Yamashita
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-08 – 2012-07-13
• [備考] 最近の研究2
  • URL: http://ohara-lab.web.nitech.ac.jp/ohara-lab/RESEARCHES2.html