半金属におけるデビルズ・ステア・ケース

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07804020
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 上田 和夫 東京大学, 物性研究所, 教授 (70114395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 紺谷 浩 東京大学, 物性研究所, 助手 (90272533)
• Keywords: 磁気構造 / 半金属近藤格子模型 / デビルズステアケース / フラストレーション / CeBi / CeSb / CeP

Research Abstract

当研究課題では、CeX(X=P,As,Bi,Sb)で観測されている複雑な磁気構造を説明するモデルとして、伝導電子帯と価電子帯を持つ半金属近藤格子模型を考える。デビルズステアケースをもたらすには、相互作用に何らかのフラストレーションが必要であるが、その原因として通常のs-d交換相互作用に加えて、バンド間遷移を伴うオフダイアゴナルなInterband exchangeを考える。この新しいモデルの性質を調べて、半金属におけるデビルズステアケースを理解するのが本研究の目的である。
平成7年度はこの半金属近藤格子模型の基礎的性質を調べた。このモデルは複雑な多体系であるが、まず平均場近似でおおよその性質の理解を図った。実際のCe系ではスピンの大きさは5/2であるがもっとも簡単で大きさのことなる状態を持つ場合としてスピン3/2を考えた。以上の仮定の元では、種々のスピン配置について電子系のエネルギーの計算をすれば良いわけである。CeXの磁気構造は強磁性的にスピンの揃った面がc軸方向に積層される構造であり、問題を一次元で扱っても意味を持っている。したがって、簡単な場合として一次元の伝導電子帯、価電子帯を仮定し、磁気構造については7枚周期の短いものの範囲ですべてのスピン配置を尽くして調べた。
その結果、異方性が小さい場合にはCeBi,CeSbの磁場中相図を再現することがわかった。又、異方性が大きい場合に磁場を強くしていくと、CePで観測されているようなスピンの大きさのことなる長周期構造が実際に再現されることが確かめられた。

Research Products

• [Publications] N.Shibata: "Devil's Staircase in Smeimetals at Low Temperature" Physical Review B. 52. 10232-10238 (1995)
• [Publications] K.Ueda: "Devil's Staircase in Kondo Semimetals" SCES'95. (in press). (1996)