Fermi surface study under ultra high pressure up to 10 GPa by quantum oscillation effect

利用量子振荡效应在高达 10 GPa 的超高压下进行费米表面研究

• 批准号: 21K03470
• 负责人: 菅原 仁
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03470/
• 关键词: 超高圧実験; 量子臨界点; 量子振動効果; ドハース・ファンアルフェン効果; シュブニコフ・ドハース効果; フェルミ面; 純良単結晶; 高圧下物性測定; 量子振動

本研究では、多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPなどの、特異な超伝導や金属状態を示す量子臨界圧力近傍での電子状態を明らかにすることを目的としている。そのために、これまで実験が困難なために行われてこなかった10 GPa級超高圧下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動効果測定を可能にし、これらの物質の量子臨界点近傍でのフェルミ面やサイクロトロン有効質量を観測することにより、その電子状態の特徴を実験的に捉え、多極子相互作用や磁気相互作用との相関を明らかにすることを目指している。さらにこの研究により多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開を期待している。本年度は、前年度に引き続き、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの設計作製などの装置開発を行いながら、研究対象となる物質の純良結晶育成や新物質探索を行った。具体的には、装置開発では静水圧下での量子振動効果測定装置としてキュービックアンビルセル用の検知コイルおよび変調磁場コイルの設計試作を行った。試料作製に関しては、価数揺動物質であり超伝導を示すCeIr2の純良単結晶化に成功し、フランス・グルノーブルの強磁場施設や東北大学金属材料研究所の共同利用により、これまで観測されていなかったdHvA振動を新たに観測することに成功した。また、近藤半導体のCeFe2Al10の純良単結晶を用いて高圧下dHvA効果に初めて成功し、その電子状態の圧力変化を明らかにした。さらに、高圧下で量子臨界点を持つ候補物質を多く合成し、電気抵抗、磁化、比熱測定などからその基本物性を明らかにした。また、得られた研究成果について第29回低温国際会議(LT29)で2件、日本物理学会などの国内学会等で12件の研究発表を行い、英文学術誌に7報発表した。

The purpose of this study is to show the multipole order of PrTi2Al20 and the magnetic properties of MnP and to be specific. Superconduction is a metallic state that represents an electronic state close to the quantum critical pressure.そのために、これまで実験がDifficultyなために行われてこなかった10 GPa-level ultra-high-pressure high-pressure dHvA high-pressure dHvA high-pressure dHvA It is possible to measure the quantum vibration effect of SdH (SdH) effect, and the quantum critical point of matter is nearでのフェルミ面やサイクロトロンeffective massを観measurementすることにより、そのelectronic stateの特徴を実The multipole interaction and the magnetic interaction are related to each other.さらにこの Research により Multipole 揺らぎを Medium としたNew しい Superguided Matter Exploration などのDevelopment している. This year's design, the previous year's design, and the most suitable magnetic field control system for various pressures are designed. The manufacturing equipment is developed, and the research and development of pure crystals of the same substances are carried out, and the exploration of new substances is carried out. The specific device is the Quantum Vibration Effect Measurement Device under Still Water Pressure. The ックアンビルセル uses the の検知コイルおよび変 to adjust the magnetic field コイルの design trial production を行った. The sample preparation was completed successfully, and the crystallization of CeIr2 pure solid was successfully carried out, and the strong magnetic field was applied to the high-voltage magnetic field. The Institute of Metal Materials of Tohoku University jointly used the により, これまで観measurement されていなかったdHvA vibration を新たにmeasurement success. Kondo Semiconductor's CeFe2Al10 pure crystal has been successfully used to achieve the dHvA effect under high pressure, and the electronic state has been successfully transformed under high pressure.さらに, quantum critical point holding under high pressure, multi-synthesis of candidate materials, electric resistance, magnetization, specific heat measurement, basic physical properties of を明らかにした. 2 items were obtained from the research results of the 29th International Conference on Low Temperature (LT29), 12 items were reported from the Japan Physical Society's domestic society, and 7 items were reported from the English Academic Journal.

项目成果

PrIr2の単結晶育成と低温物性

PrIr2的单晶生长和低温性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 大政和之;菅原仁;松岡英一;真砂全宏;小手川恒;藤秀樹;播磨尚朝;櫻井敬博;太田仁;仲村愛;本間佳哉;青木大
• 通讯作者: 青木大

強磁性を示す新しい直方晶化合物CePtAl2の低温物性

具有铁磁性的新型矩形化合物 CePtAl2 的低温物理性质

• 发表时间: 2021
• 作者: 林英利;松岡英一;菅原仁;櫻井敬博;太田仁
• 通讯作者: 太田仁

Magnetic and transport properties of a new ferromagnetic orthorhombic compound CePtAl₂

新型铁磁斜方化合物CePtAl₂的磁性和输运特性

• DOI: 10.1088/1742-6596/2164/1/012036
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: H. Hayashi;E. Matsuoka;H. Sugawara;T. Sakurai;and H. Ohta
• 通讯作者: and H. Ohta

Ce5Ru3Ga2の試料作製と圧力効果

Ce5Ru3Ga2样品制备和压力影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 土佐流司;小手川恒;菅原仁;櫻井敬博;太田仁;藤秀樹
• 通讯作者: 藤秀樹

圧力誘起超伝導体CrAsに対する75As-NMR

压力诱导超导体 CrAs 的 75As-NMR

• 发表时间: 2021
• 作者: 桑田祥希;小手川恒;松島恵;藤秀樹;兼吉潤;松岡英一;菅原仁
• 通讯作者: 菅原仁