Frustration effect and Kitaev interaction in honeycomb Kondo lattice compounds

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Ceイオンがハニカム格子を組むCePt6Al3は重い電子的挙動を示し，そのPtを同族元素のPdで5%置換すると反強磁性転移が発現することを我々は先に見出した。本研究では，この系における磁気的フラストレーションの役割を明らかにすることを目的とした。CePt6Al3に5d正孔/電子をドープするために，周期表でPtの左右に位置するIr/Auで置換し，4f正孔をドープするために，CeをLaで部分置換した試料を作製した。Ir/Au置換によって近藤温度は上下したが，固溶限まで置換しても磁気転移は現れなかった。この結果はPd置換による磁気秩序は，近藤効果の抑制ではなく， Ceハニカム格子の磁気フラストレーションが弱められた為であることを意味している。常圧で磁気臨界点近傍に位置すると期待されたPd(x=0.024)の単結晶について，分担者の梅尾は，比熱測定で比熱係数C/Tの低温での発散傾向を確かめ，ハニカム面に垂直方向に一軸圧を印加して交流比熱を測定する準備を進めた。研究協力者の北川はCe(Pt1-xPdx)6Al3のAl核の核磁気共鳴実験を行い，スピン緩和率の温度依存性がx=0での重い電子系の挙動からx>0.1では反強磁性秩序の挙動に変化することを見出した。研究協力者のD.T. Adrojaはx=0.2, 0.3の中性子回折実験を行ったが，磁気秩序に対応するBragg回折ピークは観測されなかったため，秩序モーメントが小さいと考察した。スピンS = 7/2をもつGdがハニカム格子を組むGdPt6Al3の単結晶を育成し，その磁性を調べた。Tm = 7.4 K以下での反強磁性的秩序状態での磁化は，磁場をハニカム面内に印加したとき，小さな自発磁化を示した。これは，スピンが，ジャロシンスキー・守谷(DM)相互作用によってわずかに傾いたためであると解釈した。結晶が反転対称を有するにも拘わらず，DM相互作用がはたらく原因は，面内で隣接する二つのGdイオンの中点で反転対称が無く，２回回転軸を有するためであると考察した。