磁歪・熱膨張測定によるセリウムモノプニクタイドの磁気弾性の研究

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少数キャリャー物質CePにおける磁気体積効果CePモノプニクタイド(CeX(X=N,P,As,Sb,Bi)は立方晶の結晶構造を持ち、X=Nを除くすべてのものが半金属である。この系のもっとも興味深い点は、低温において非常に多彩な磁気構造が出現する点にある。これは最初CeSbやCeBjで発見され、精力的に研究された。この特殊な磁気構造を説明する一つのモデルとして、p-fミキシングモデルがあるが、ポイントは少数キャリャーであることで、CeのГ8状態とプニクトゲンのpホールが同じ対称性を持つためにミキシングを起こし、ポーラロンを形成するため複雑な磁気構造が出現するというものである。しかし他のCeXについては良質な単結晶が得られていなかったため、この系における統一的理解には至っていなかった。東北大学のグループがCePとCeAsの良質単結晶の育成に成功して以来、急速に研究が進み、中性子回折ではCeSbやCeBiと同様に低温で複雑な磁気構造をとることが明らかになった。しかし実験結果の一部がモデルと合わない等、解決しなければならない問題があり、たとえば磁場-温度相図と圧力-温度相図の類似性の問題、基底状態におけるГ8状態の存在等解決しなければならない問題があった。そこでこれらの問題を明らかにし、この系の統一的理解につなげる目的で、磁歪、熱膨張の実験を行った。もしCePやCeAsにおいてもp-fミキシングが特異な磁性を示すメカニズムであるとすれば、p-fミキシングは格子を大きく歪ませるため、熱膨張や磁歪の実験はキーポイントとなる。実験からCePの基底状態においてもГ8状態が存在することが明らかとなり、磁歪の実験からは磁場-温度相図と圧力-温度相図の類似性がやはりp-fミキシングモデルで良く説明されることを明らかにした。