2015 Fiscal Year Research-status Report
希土類化合物における価数揺らぎを媒介とした新規超伝導と 異常電子状態の研究
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15K05162
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
中野 智仁 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60507953)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 価数揺らぎ / 超伝導 / 希土類 / 重い電子系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CeやSm, Yb等, 2つの価数状態を取り得る希土類元素を含むf電子系-重い電子系化合物において「価数揺らぎ」を媒介とした新しい型の超伝導の発現が提唱されており，申請者らが2009年に発見したCePtSi2の圧力誘起超伝導がその候補であるが，価数揺らぎ超伝導の報告例は少ない。本研究ではCePtSi2の圧力誘起超伝導の詳細の解明と，「価数揺らぎ」超伝導を発現する可能性のある化合物を探索し，価数揺らぎによる新規超伝導および新規電子状態の探索, そしてその発現機構の詳細と普遍性を明らかにすることを目的とする。今年度の成果を以下に要約する。
(1)圧力誘起超伝導体CePtSi2に対して，フラックス法による単結晶に加え，チョクラルスキー法による大型の単結晶試料を作成した。得られた試料に対して，常圧および圧力下においてゼーベック係数測定を行った。CePtSi2のゼーベック係数は異方性を示し, また圧力印加にともなってゼーベック係数が増大した。4 Kのゼーベック係数は超伝導相が出現する1 GPa以上で負から正へと変わり，この領域での電子状態の変化を示唆した。
(2)CePt2Si多結晶試料を作成し，圧力下における電気抵抗測定を行い，相転移温度が抑制されることを明らかにした。
(3)RPt2Si(R = Sm, Tm)の多結晶試料育成を試みた。作成したSmPt2Siは不純物が含まれているが，CePtSi2と同じ結晶構造の試料が得られた。また，Smは3価に近い状態であることが分かった。一方，TmPt2Si多結晶試料の作成に成功し，Tmが3価に近い状態であることを明らかにした。
(4)Yb2Ni12P7に対して圧力下磁場中での電気抵抗測定を行った。これによりYb2Ni12P7が磁場に鈍感な非フェルミ液体状態であることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，価数揺らぎを媒介とする超伝導や新奇現象の探索とその発現機構の詳細と普遍性を明らかにすることを目的として，純良試料を用いた圧力下精密測定を行う。主に(1) CePtSi2とその関連物質, (2) CePtSi2と同じ構造を持ち希土類を置換したRPtSi2 (RPt2Si), (3) 新規Yb化合物における圧力誘起価数揺らぎに着目している。今年度は(1)既存のCePtSi2の大型試料および元素置換系試料の作成， (2) CePtSi2と同じ結晶構造を持ち，他の希土類における価数揺らぎ超伝導の探索のためRPtSi2および，PtとSiのサイトが入れ替わった系RPt2Si (R: Sm, Eu, Tm, Yb)を作成 (3) Yb化合物の探索を計画していた。難航し次年度への課題となる部分もあるが, 概ね順調に進展していると言える。以下に要約する。
(1)CePtSi2の大型試料作成に成功し，これまで行えなかったゼーベック係数測定などを行うことに成功した。
(2)CePtSi2と同じ結晶構造を持つCePt2SiやSmPt2Siを作成した。CePt2Siに関しては圧力下電気抵抗測定を行った。一方，TmPt2Siの結晶作成には成功したもの，結晶構造が変化していることが明らかになった。
(3)Yb2T12P7(T=遷移金属)の物質探索を行い，T=Ruの単結晶育成に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度は27年度に引き続き，価数揺らぎを示す可能性のある物質探索および作成した多結晶試料の純良化，そして単結晶化を行う。得られた結晶に対する基礎物性測定の結果をフィードバックし，要点を絞った試料育成を行う。純良化のため, 主にフラックス法による育成を行うが，ブリッジマン法，チョクラルスキー法, 気相反応法等を駆使する。得られた試料の基礎物性測定を，磁場，電流方向を各軸に対して行い異方性を明らかにする。余裕があればYb新物質探索を続ける。
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| Causes of Carryover |
今年度，これまで低温物性測定に用いていた液体ヘリウムデュワーが使用できなくなったた。液体ヘリウムデュワーを用いた物性測定は本研究の要であるため，新たに購入する必要ある。またこの液体ヘリウムデュワーに対応した真空ポンプも必要となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在，液体ヘリウムデュワーの詳細を業者と検討中である。平成28年度早期に購入予定である。真空ポンプは年度末(3月)に選定し購入した。次年度購入としたのは事務的な事情による。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] CePtSi2の圧力下ゼーベック係数2016
Author(s)
山田和弘, 佐藤晴紀, 松本紘祐, 加瀬直樹, 中野智仁, 武田直也, 松林和幸, 上床美也
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス(宮城県仙台市)
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-21
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