Study of electronic structure in heavy fermion Ce compounds through Compton scattering experiment

希土類元素を含む金属間化合物には「重い電子」状態を示すものが多く発見されており、強相関電子系の大きな研究分野を形成している。希土類の４f 電子は、高温では局在的であるが、低温において伝導電子との混成を通じて遍歴性を獲得する。このとき、伝導電子の有効質量が、自由電子に比べて非常に大きくなることから重い電子系と呼ばれている。本研究では、Ce 系重い電子化合物である CeIn3 および CeIn3 を TIn2 (T = Co, Rh) で挟んだ構造をもつ擬二次元系層状物質 CeTIn5 を対象試料として、これらの系が示す「f 電子の遍歴⇔局在」、「磁性⇔非磁性」、「重い電子状態⇔超伝導」の変化に伴う電子構造の移り変わりを明らかにすることを目的とする。R04年度には、CeCoIn5を対象試料とし、放射光によるコンプトン散乱を用いて、電子運動量密度分布の二次元再構成実験を行った。この試料は、温度：Tc=2.3K以下で超伝導を示す。今回の測定では、試料温度を ～2 K まで冷却することに成功し、超伝導状態におけるコンプトン・プロファイルの角度依存性を得ることができた。測定されたデータを用いて再構成解析を行うことによって運動量密度分布を導出し、更に、Lock-Crisp-West法による解析を適用することにより電子占有数密度を得た。これは、二次元測定の場合、フェルミ体積を観測面に射影したものに相当する。前回に行った同様の実験は、Tcより少し高温の非フェルミ液体状態において行ったもので、反強磁性揺らぎに起因すると考えられる構造が観測されているが、今回の解析結果から、超伝導状態では揺らぎの構造が消失していることが確認された。これは、超伝導転移に伴い超伝導ギャップが開いたために、揺らぎの構造が消えたことによる変化を観測したものと考えられる。

希土類元素を含む金属間化合物には「重い電子」状態を示すものが多く発見されており、強相関電子系の大きな研究分野を形成している。希土類の４f 電子は、高温では局在的であるが、低温において伝導電子との混成を通じて遍歴性を獲得する。このとき、伝導電子の有効質量が、自由電子に比べて非常に大きくなることから重い電子系と呼ばれている。本研究では、Ce 系重い電子化合物である CeIn3 および CeIn3 を TIn2 (T = Co, Rh) で挟んだ構造をもつ擬二次元系層状物質 CeTIn5 を対象試料として、これらの系が示す「f 電子の遍歴⇔局在」、「磁性⇔非磁性」、「重い電子状態⇔超伝導」の変化に伴う電子構造の移り変わりを明らかにすることを目的とする。R04年度には、CeCoIn5を対象試料とし、放射光によるコンプトン散乱を用いて、電子運動量密度分布の二次元再構成実験を行った。この試料は、温度：Tc=2.3K以下で超伝導を示す。今回の測定では、試料温度を ～2 K まで冷却することに成功し、超伝導状態におけるコンプトン・プロファイルの角度依存性を得ることができた。測定されたデータを用いて再構成解析を行うことによって運動量密度分布を導出し、更に、Lock-Crisp-West法による解析を適用することにより電子占有数密度を得た。これは、二次元測定の場合、フェルミ体積を観測面に射影したものに相当する。前回に行った同様の実験は、Tcより少し高温の非フェルミ液体状態において行ったもので、反強磁性揺らぎに起因すると考えられる構造が観測されているが、今回の解析結果から、超伝導状態では揺らぎの構造が消失していることが確認された。これは、超伝導転移に伴い超伝導ギャップが開いたために、揺らぎの構造が消えたことによる変化を観測したものと考えられる。