【研究領域課題番号】19H00648 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高圧力 / 超伝導 / 重い電子 / 磁性 / CeNiC2 / CeZn / 低温高圧物性 / LaNIC2 / 圧力誘起超伝導

【研究成果の概要】

各種圧力誘起超伝導の発現機構の解明を行うため、昨年に続きCeNiC2についての異方性に関する物性研究を継続して進めた。研究実施計画に沿って、研究結果を記載する。1）CeNiC2の純良単結晶作製を行うとともに、b軸方向での高圧下での電気抵抗測定を行い、a軸及びc軸とは異なる温度依存性を示す事を明らかにした。今後超伝導出現との関係性を明らかにしていく。2）Cubic圧力発生装置を用いた高圧力下でのNMR測定が希釈冷凍機温度まで行えることを確認した。今後、本研究対象物質の測定を行う予定である。3）超伝導とCDWの競合状態を明らかにする目的でCe1-xLaxNiC2の試料合成を行ったが、不純物が含まれる試料が得られ純良試料を得る事は出来なかった。引き続き、試料作製を行って行く。4）CeNiC2単結晶を用いた中性子回折を常圧下・低温で行い、磁気構造の確認を行った。しかし、ドメインが複数存在することが明らかになり、より純良な単結晶が必要で有ることが明らかとなった。5）4軸X線回折装置を用いて高圧下のCeNiC2の圧力下構造解析測定を行い、10GPa以上までの結晶構造パラメータを決定する事が出来た。今後超伝導出現との関係を明らかにする。6）無冷媒冷凍機を用いた、4Kまでのx線回折実験の出来る装置の整備を行った。順次、低温での測定を進めて行く。7）圧力誘起強磁性物質CeZnの高圧下での電気抵抗測定を行い、強磁性は、2GPa近傍で消失することを明らかにした。また、強磁性消失圧力近傍では残留抵抗が異常に大きくなる現象を発見した。今後高圧下での量子臨界性をより詳細に明らかにする。その他、圧力誘起超伝導（CuS2、FeSe1-xTxおよびHfTe3）および圧力誘起室温強磁性（CrGrTe3）の各種新奇圧力誘起相転移現象を発見したのでそれらの研究結果を学術誌で報告した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】25220710 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重い電子 / 非従来型超伝導 / 量子臨界点 / 界面 / スピン密度波 / 量子スピン液体 / 鉄系超伝導 / ボース・アインシュタイン凝縮 / 鉄系高温超伝導 / 銅酸化物高温超伝導 / 重い電子系 / 超伝導対称性 / トンネル顕微鏡 / 人工超格子 / 超伝導 / 分子線エピタキシー / 量子臨界 / ２次元 / BCS-BECクロスオーバー / 量子スピン系 / 空間反転対称性の破れ / 空間反転対称性 / 新奇超伝導状態 / 走査型トンネル顕微鏡 / 界面制御

【研究成果の概要】

重い電子系化合物の人工制御、特に重い電子系化合物CeCoIn5、CeRhIn5を含む様々な人工超格子を作製し、量子臨界点の研究や新奇な超伝導状態の研究を行った。特にd波超伝導体CeCoIn5を含むトリコロール超格子により、空間反転対称性の破れを人工的に制御することに成功し。さらにCeCoIn5とスピン密度波化合物CeRhIn5を原子層単位で、積層成長させた人工超格子を作製し、圧力をかけることにより、界面を通して磁気揺らぎを超伝導状態に注入することに成功した。また超高真空中でエピタキシャル成長し清浄表面を持つ、CeCoIn5とCeRhIn5薄膜のトンネル顕微鏡による分光にも成功した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31

【配分額】244,270千円 (直接経費: 187,900千円、間接経費: 56,370千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】21684019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

量子液体 / 非フェルミ液体 / 超伝導 / スピン液体 / 軌道揺らぎ / 量子臨界現象 / 価数揺動 / 重い電子 / 軌道 / 異常金属 / 超伝導転移 / 重い電子系 / 磁気相転移 / フェルミ液体 / カイラルスピン液体 / 三角格子反強磁性体 / スピンアイス / 超電導転移

【研究成果の概要】

量子相転移、および、幾何学的フラストレーションによる新しい量子相形成と相転移現象の典型例の創出を目的として研究を行ってきた。その結果、金属では初めてのチューニングのいらないゼロ磁場量子臨界現象、四極子自由度による近藤効果による異常金属相、自発的ホール効果を伴うスピン液体、乱れた蜂の巣格子上に現れるスピンと軌道の協力現象で現れる短距離秩序等を見出した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】27,820千円 (直接経費: 21,400千円、間接経費: 6,420千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】20224008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強相関系 / 重い電子 / 異方的超伝導 / 人工超格子 / 分子線エピタキシー / 量子臨界点 / 非フェルミ流体 / 重い電子系 / 強結合超伝導 / 隠れた秩序 / 磁気トルク / 鉄系超伝導体 / ネマティック状態 / 新奇超伝導 / 下部臨界磁場 / 反強磁性揺らぎ / 超伝導 / 有効質量 / MBE / 量子振動

【研究成果の概要】

本研究においては分子線エピタキシー法によりf電子からなる重い電子を2次元に閉じ込めることに成功した。そしてCeIn3/LaIn3超格子において量子臨界性の次元制御に初めて成功しただけでなくCeCoIn5/YbCoIn5超格子において2次元の重い電子を超伝導にすることにも成功した。2次元に閉じこめた重い電子の超伝導は極めて特異なものであることを発見した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】214,760千円 (直接経費: 165,200千円、間接経費: 49,560千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】18684020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

非フェルミ液体 / 超伝導 / スピン液体 / スピングラス / 重い電子系 / 幾何学的フラストレーション / カイラリティ / 二次元磁性 / 三角格子 / 量子臨界現象 / モット転移 / 二次元三角格子 / パイロクロア / 重い電子 / スピンアイス / 異常ホール効果

【研究成果の概要】

新しい量子液体として超伝導、非フェルミ液体、スピン液体を取り上げ、以下の研究を行ってきた。
(1)新物質β-YbA1B_4を開発し、純良単結晶の育成に成功し、この物質がYb化合物の重い電子系として初の超伝導体であり、転移点直上で明瞭な非フェルミ液体性を示すことを明らかにした。超伝導特性からスピン揺らぎによる異方的超伝導が示唆される。
(2)三角格子磁性体NiGa_2S_4については自らの物質合成と物性測定、共同研究によるNMR,μSR実験から10Kでの明確な相転移を経て低温でMHz程度の揺らぎをもつ粘性の高いスピン液体状態が形成される可能性を見出した。2K以下のスピン凍結状態で現れる比熱のT^2則が不純物スピンサイズの偶奇性に依存することを発見した。これは比熱のコヒーレントな振る舞いに対する量子揺らぎの重要性を示唆する。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】16204022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

キュービックアンビルセル / ダイヤモンドアンビルセル / ピストンシリンダーセル / 高圧力発生装置 / 圧力誘起相転移 / 強相関 / 重い電子系 / 超伝導 / 圧力効果 / 重い電子 / 超高圧力 / 圧力誘起超伝導

【研究成果の概要】

高圧力を用いた低温物性研究では、圧力を物理パラメーターとして、種々の低温物性測定が行われ、圧力誘起の超伝導、磁気秩序、金属-絶縁体転移などの圧力誘起相転移現象の起源の解明を主目的としている。これまでに多くの研究成果が報告されているが、その発生起源についてはあまり明らかとなっていない。これは、これまで、静水圧性の良い測定があまり行われず再現性の良い報告があまりなされていないことに起因している。これを克服するためには、以下に静水圧性の良い高圧力環境を実現するかにかかっている。
本研究では、10GPa程度の圧力範囲で高い静水圧下での精度良い物性測定を目指し、圧力発生装置の開発、その装置を用いた精密物性測定法の開発および新しい圧力誘起相転移物質の探索を行った。その結果、装置開発としては、その結果、超小型ダイヤモンドアンビル圧力発生装置(約7φx7mm^3)を開発し、静水圧下での4端子電気抵抗測定を14GPaまで測定することに成功した。この装置と希釈冷凍機、20T超電導磁石を用い、擬1次元有機物質(TMTTF)_2TF_6(T=Sb、As、P)の多重環境下での物性測定を行い、圧力誘起超伝導体の超伝導特性を明らかにした。また、この装置を用い6GPa程度までの高圧力下磁化測定も行える。また、超小型のキュービックアンビル圧力発生装置を開発し、^3He冷凍機と組み合わせ、8GPa、0.5Kまでの測定が可能となった。新しい圧力誘起相転移物質としては、圧力誘起リエントラント超伝導体ZrTe_3、圧力誘起超伝導体(TMTTF)_2XF_6(X=Sb,As)および圧力誘起磁気秩序物質、YbCo_2Zn_<20>を発見した。これらの物質について、詳細な圧力相図を完成し、それぞれの相転移の起源を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)