圧力と磁場によって創出されるイッテルビウム化合物の重い電子状態の研究

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: 23102715
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)
• 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 / 重い電子系 / 圧力下物性測定 / x線吸収法

研究実績の概要

本研究ではYb化合物が示す重い電子状態や新奇な電子状態を明らかにするため、純良単結晶を育成し、高圧、低温、強磁場下で物性測定を行った。以下に本研究で得た知見を挙げる。
1) 2価に近い電子状態のYbCu2Ge2は加圧下で電子の有効質量が増大することを見いだした。またx線吸収、および回折実験により、Ybの価数、体積の圧力依存性を評価し、価数が2.8価を超える10 GPa辺りから有効質量が急激に増大することを明らかにした。
2) 重い電子系YbT2Zn20 (T: Rh, Ir)のx線吸収実験を行い、ほぼ3価に近かったYbの価数が低温で有意に減少することがわかった。この変化はそれぞれの物質の熱膨張測定の結果から推定される価数の変化とも一致しており、価数の変化率は近藤温度TK付近最も大きくなることが分かった．これらはYb化合物が重い電子系に変化する際に結晶の膨張を伴うことを表す典型例だと考えられる。
3) 重い電子系YbCo2Zn20の強磁場下における電気抵抗測定から、H || [111] で現れる磁場誘起反強四極子秩序(FI-AFQ)相の相図を明らかにした。また中性子散乱実験を行い磁場誘起相や結晶場状態に関する知見を得た。さらにYbCo2Zn20のFI-AFQ相と重い電子によるメタ磁性の圧力効果をより詳細に調べ、臨界圧である1.8 GPa付近でメタ磁性による異常が観測されなくなり、2.2 GPa以上で圧力誘起反強磁性(AFM)が観測された。5 GPa 付近まではAFM相はFI-AFQ相と共存していることがわかった。
以上のように、圧力はYbの電子状態をコントロールし新奇な状態を生み出す有効な手段であることがわかった。本研究を進める間に育成され新しいYb化合物もいくつかあり、今後も世界初のYb化合物の圧力誘起超伝導体の探索を継続して行なう予定である。

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] Possibility of Valence-Fluctuatsion-Mediated Superconductivity in Cd-Doped CeIrIn5 Probed by In NQR (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yashima, N. Tagami, S. Taniguchi, T. Unemori, K. Uematsu, H. Mukuda, Y. Kitaoka, Y. Ota, F. Honda, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 117001(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.117001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi Surface and Superconducting Properties of Non-centrosymmetric LaNiC2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, T. Kishino, J. Sakaguchi, Y. Miura, F. Honda, T. Takeuchi, E. Yamamoto, Y. Haga, H. Harima, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: 113703(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.113703
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Quality Single Crystal Growth and Unique Electronic States under Magnetic Field and Pressure in Rare Earth and Actinide Compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Onuki, R. Settai, T. Takeuchi, K. Sugiyama, F. Honda, Y. Haga, E. Yamamoto, T. D. Matsuda, N. Tateiwa, D. Aoki, I. Sheikin, H. Harima, and H. Yamagami
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB001(1-18)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Spin Fluctuations in the Heavy Fermion Systems: Case studies of CePd5Al2 and NpPd5Al2 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, H. Chudo, Y. Tokunaga, S. Kambe, Y. Haga, F. Ronning, E. D. Bauer, J. D. Thompson, Y. Homma, D. Aoki, Y. Nakano, F. Honda, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB003(1-6)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapse and Enhancement of the Heavy Fermion State in CeCu6 under Magnetic Field and Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, J. Sakaguchi, M. Ohya, M. Matsushita, F. Honda, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB009(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristic Electronic State in Quasicrystal Approximants RCd6 (R:Rare Earth) (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Mori, H. Ota, S. Yoshiuchi, K. Iwakawa, Y. Taga, Y. Hirose, T. Takeuchi, E. Yamamoto, Y. Haga, F. Honda, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB019(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferromagnetic Heavy Fermion State in CeAl32012 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, Y. Taga, Y. Hirose, K. Iwakawa, A. Mori, F. Honda, T. Takeuchi, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB053(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the Valence Fluctuation in the Nearly Divalent Compound YbCu2Ge2 under High Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Miyake, F. Honda, R. Settai, K. Shimizu, Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB054(1-5)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moderate Heavy Fermion State in Ferromagnet YbPdGe (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Enoki, Y. Hirose, S. Yoshiuchi, K. Sugiyama, F. Honda, T. Takeuchi, M. Hagiwara, K. Kindo, E. Yamamoto, Y. Haga, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB056(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical and Magnetic Properties of Antiferromagnet YbPd5Al2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, N. Nishimura, K. Enoki, F. Honda, T. Takeuchi, K. Sugiyama, M. Hagiwara, K. Kindo, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB057(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Metamagnetic Transitions in Antiferromagnet Yb2Pt2Pb with the Shastry-Sutherland Lattice (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Iwakawa, Y. Hirose, K. Enoki, K. Sugiyama, T. Takeuchi, F. Honda, M. Hagiwara, K. Kindo, T. Nakano, Y. Nozue, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB058(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB058
  • 査読あり
• [雑誌論文] de Haas-van Alphen Effect and Fermi Surface Properties in YbTIn5 ( T : Co, Rh, Ir ) and YbCoGa5 (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Sakaguchi, H. Tsutsumi, Y. Hirose, Y. Miura, F. Honda, H. Harima, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB059(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristic Hall Coefficient in Heavy Fermion Compounds YbT2Zn20 (T: Co, Rh, Ir) (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Tomooka, S. Yoshiuchi, Y. Taga, T. Takeuchi, F. Honda, K. Sugiyama, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB062(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced super heavy fermion state and antiferromagnetism in YbIr2Zn20 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, Y. Taga, S. Yasui, S. Yoshiuchi, Y. Hirose, T. Takeuchi, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB063(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Criticality and Heavy Fermion State in YbCo2Zn20 under Pressure and Magnetic Field (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Taga, S. Yoshiuchi, M. Ohya, J. Sakaguchi, Y. Hirose, F. Honda, T. Takeuchi, R. Settai, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: SB064(1-4)
  • DOI: 10.1143/JPSJS.81SB.SB064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced novel superconductivity and heavy fermion state in rare earth compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Honda, Yusuke Hirose, Shingo Yoshiuchi, Shinichi Yasui, Tetsuya Takeuchi, Ismardo Bonalde, Katsuya Shimizu, Rikio Settai and Yoshichika Onuki
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 400 ページ: 022028-(1-6)
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/2/022028
  • 査読あり
• [学会発表] YbT2Zn20 (T: Co, Rh, Ir)の電子状態と圧力効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 圧力と磁場によって創出されるイッテルビウム化合物の重い電子状態の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Honda
  • 学会等名: 新学術領域研究第4回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2013-01-12
• [学会発表] YbCu2Ge2の圧力誘起重い電子状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Miyake
  • 学会等名: 新学術領域研究第4回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2013-01-12
• [学会発表] 圧力下におけるYbCo2Zn20の磁性と反強四極子秩序 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] YbCu2Ge2の超高圧力下における価数と重い電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅 厚志
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] YbT2Zn20(T:Co, Rh, Ir)の電子状態における圧力・磁場効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲
  • 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～カゴ状構造に宿る強相関物性～
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2012-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] 超高圧力下におけるYbCu2Ge2の価数と重い電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅厚志
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Low Temperature Electronic States of YbCo2Zn20 under High Pressure and Magnetic Field (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Honda
  • 学会等名: International Conference on Quantum Criticality and Novel Phases (QCNP)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] Valence fluctuation mediated heavy fermion state in YbCu2Ge2 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Miyake
  • 学会等名: International Conference on Quantum Criticality and Novel Phases (QCNP)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] Pressure Induced Valence Fluctuation and Heavy Fermion State in YbCu2Ge2 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Miyake
  • 学会等名: 10th PRAGUE COLLOQUIUM ON f-ELECTRON SYSTEMS
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] Magnetism and Super-Heavy Fermion State of YbT2Zn20 under High Pressure and Magnetic Field (2012)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Honda
  • 学会等名: 10th PRAGUE COLLOQUIUM ON f-ELECTRON SYSTEMS
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] Magnetism and superconductivity in CeCu2Ge 2 under high pressures and magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Honda
  • 学会等名: 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] The Interplay of Heavy Electron and Valence Fluctuation of YbCu2Ge2 under High Pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Miyake
  • 学会等名: International Conference on Heavy Electrons and Novel Quantum Phases (ICHN 2012)
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2012-07-06
• [図書] Proceedings of International Workshop on Heavy Fermions (TOKIMEKI 2011), Journal of the Physical Society of Japan Supplement (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Honda
  • 総ページ数: 316
  • 出版者: Publication Center for Pure and Applied Physics, Physical Society of Japan