2014 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
26400363
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
高畠 敏郎 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40171540)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 重い電子系 / 近藤半導体 / 希土類化合物 / 磁気秩序 / リフシッツ転移 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近藤半導体CeT2Al10 (T = Ru, Os)がTN = 28 Kという異常に高い温度で反強磁性秩序する原因を明らかにするために，計画した下記の実験を行った。その結果を総合して，5d-4f混成が混成ギャップ形成と引き続いて起こる特異な反強磁性秩序の主因であると提案する。
高畠敏郎と梅尾和則（連携研究者）は大学院生とともにCeOs2Al10に5d正孔と5d電子をドープした単結晶の輸送特性と磁性を測定した。正孔ドープで価数揺動領域に，電子ドープで近藤領域に移ることを確認し，前者の方が，混成ギャップとTNの消失が低濃度で起こることを見出した。中性子散乱実験を研究協力者D.T. Adrojaが行い，正孔ドープでは磁気モーメントがｃ軸方向を向いたまま縮むが，電子ドープではc軸からa軸方向にフリップして伸びるとともにスピンギャップが消失することを見出した。浴野稔一（連携研究者）は大学院生とCeT2Al10 (T = Fe, Os)の破断接合トンネル分光法測定を行い，T=Feでの２段のギャップに加えてT=Osでは更にTN以下で反強磁性ギャップが開くことを見出した。これらのギャップの大きさと温度変化に異方性は確認されなかった。横谷尚睦 （連携研究者）はCeT2Al10 (T = Fe, Os, Ru)の高分解能光電子分光で単結晶試料のフェルミ準位近傍の状態密度の温度変化を測定し，２段ギャップ構造とその温度変化を明らかにした。研究協力者のA. SeveringはCe 3d X線光電子分光でc-f混成強度を定量的に求め，Fe, Os, Ruの順で混成が弱くなることを明確に示した。木村真一 （連携研究者）は偏光反射分光により，CeOs2Al10ではｂ軸方向のみで40 K以下において観測されたCDW的ギャップが，電子・正孔ドープによって急激に潰れることを見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Ce近藤半導体のCeT2Al10 (T = Ru, Os)が何故28Kという高温で反強磁性するのかという問題を解決するために，計画した研究を予定以上のスピードで実施し，4f-5d混成が主因であるという新しい知見を得た。特に，破断接合トンネル分光実験では，混成ギャップと反強磁性ギャップの大きさと温度変化は異方性を示さないことが判った。T=Feでの2段ギャップの温度変化は，横谷尚睦らの光電子分光の結果と対応しているが，T=OsではTNより低温の20Kで新しいギャップが形成されることを発見した。中性子回折・散乱の実験からは，CeOs2Al10磁気モーメントは，5d正孔ドープではｃ軸方向を向いたまま縮むが，5d電子ドープではc軸からa軸方向にフリップして伸びるとともに，スピンギャップが消失することを見出した。これらは既にPhys. Rev. Bに2編の論文として掲載された。CeT2Al10 (T =Fe, Ru, Os)のc-f混成強度と4f電子数の絶対値をCe3d内殻光電子分光実験で決定できた。これらの成果について，国際会議で発表するとともに，著名な理論家と議論し，バンド構造に即したc-f混成ギャップをベースとしたモデルの確立を要請した。一軸圧によってc-f混成を異方的制御して磁化と比熱を測定するシステムが梅尾和則によって作製され，いよいよその実験が開始される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
高畠敏郎と梅尾和則（連携研究者）：Ce(Os1-yRey)2Al10のAF秩序の消失が，4f-5d混成の増強によることを更に確かめるために，CeをLaで置換して4ｆ正孔， AlをZnで置換して３ｐ正孔をドープした単結晶を大学院生３名と育成し物性測定する。4f電子とOsの5ｄ及びAlの3ｐ電子との混成は，ｂ軸方向に加圧すると弱められるが，ｃ軸方向に加圧すると強めるはずである。これらの効果を正孔・電子ドープの効果と比較し，5dと3pのどちらとの混成が擬ギャップと磁気転移に重要かを判別する。熱電能，ホール係数に加えて，ネルンスト効果の測定を進め，フェルミ面の変化と散乱機構を解明する。東大物性研国際強磁場施設で，強磁場下での磁化と電気抵抗を測定し，ギャップ消失過程を調べる。これらの成果を磁性国際会議で発表するとともに，今後の研究方針を練り直す。
浴野稔一 （連携研究者）：正孔・電子ドープ系の破断接合トンネル分光実験で，ギャップの消失過程を追跡する。特定の破断面を出し，原子レベルの空間依存性を測定できるSTM/STSを用いて電子・正孔ドープ系のフェルミ準位付近の状態密度の異方性と温度変化を調べる。
横谷尚睦 （連携研究者）：CeT2Al10（T = Ru，Os)及び置換系単結晶を特定の結晶方位に沿って高真空中で破断した表面で角度分解光電子分光を行う。擬ギャップの異方性とフェルミ面の形状を解析し，そのフェルミ面が電子・正孔ドープで如何に変化するかを調べる。
木村真一 （連携研究者）：偏光反射分光で，CeOs2Al10及びCeRu2Al10の混成ギャップと電荷ギャップが電子・正孔ドープによって如何に変化するかを調べる。
D.T. Adroja (研究協力者)：CeOs2Al10に正孔ドープした三種の系Ce1-zLazOs2Al10, Ce(Os1-yRey)2Al10，CeOs2(Al1-xZnx)10におけるAF秩序の消失と磁気励起との関係を中性子回折，非弾性散乱，ミュエスアールで調べる。同様の実験をCeRu2Al10の置換系についても行う。
|
-
-
-
[Journal Article] Quantitative study of valence and configuration interaction parameters of the Kondo semiconductors CeM2Al10 (M = Ru, Os and Fe) by means of bulk-sensitive hard X-ray photoelectron spectroscopy2015
Author(s)
F. Strigari, M. Sundermann, Y. Muro, K. Yutani, T. Takabatake, K.-D. Tsuei, Y.F. Liao, A. Tanaka, P. Thalmeier, M.W. Haverkort, L.H. Tjeng, A. Severing
-
Journal Title
J. Electr. Spectr. Rel. Phenom.
Volume: 199
Pages: 56-63
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Electron structures of CeM2Al10 (M=Fe, Ru, and Os) studied by soft x-ray resonant and high-resolution photoemission spectroscopies2014
Author(s)
T. Ishiga, T. Wakita, R. Yoshida, H. Okazaki, K. Tsubota, M. Sunagawa, K. Uenaka, K. Okada, H. Kumigashira, M. Oshima, K. Yutani, Y. Muro, T. Takabatake, Y. Muraoka, T. Yokoya
-
Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 3
Pages: 094717/1-6
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Low-energy optical phonon modes in caged compounds RT2Zn20 (R: rare earth, T: transition metal)2014
Author(s)
K. Wakiya, T. Onimaru, S. Tsutsui, K. T. Matsumoto, N. Nagasawa, T. Takabatake, A. Q. R. Baron, T. Hasegawa, N. Ogita, M. Udagawa
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems SCES2014
Place of Presentation
Grenoble (フランス）
Year and Date
2014-07-07
-
-
