圧力下でのドハース効果観測装置の開発と量子相転移におけるフェルミ面の研究

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磁気秩序を示すセリウム化合物あるいはウラン化合物に圧力を加えると,磁気秩序相が抑制されるとともに,重い電子状態が発達し,さらには磁気秩序相から重い電子状態への量子状態の変化、すなわち量子相転移の臨界近傍で超伝導状態が現われることが見い出された.本研究では,これらの物質がどのようにして磁気秩序状態から圧力誘起の重い電子状態に移り変わるのかを明らかにするため,まず加圧下でドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果を観測する装置を開発した.前年度の研究成果として、反強磁性体CeRh_2Si_2の純良な単結晶を育成し、この物質において単結晶として初めて加圧下の超伝導の観測に成功した。これまで、この物質では多結晶でのみ超伝導が報告されていたが、本研究により、超伝導下部臨界磁場H_<C2>の異方性の研究や、量子臨界点近傍のフェルミ面の変化の様子を調べることが可能となった。今年度はCeRh_2Si_2に圧力を加えて,ドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果を観測した.その結果、磁気秩序が低温まで生じない臨界状態付近では,重い電子状態が形成され,伝導電子の有効質量が磁気秩序状態に比べて重くなっていることを見いだした.また、最近UGe_2やCeRhIn_5においては、1.5〜2.5GPa近傍の圧力で超伝導転移が報告されている。そこで、これらの物質のdHvA効果の観測をめざし、これまで申請者らが開発してきた圧力セルの限界圧力1.5GPaよりさらに高圧でdHvA効果を観測するための圧力セルの開発を行った。これまでの圧力セルの原料はBeCuを原料としていたが、本研究ではCoを含むMP35Nとよばれる材料を用いて製作を行った。この材料はBeCuにくらべ1.5倍ほど硬く、製作は困難を伴ったが、完成にこぎつけた。今後、この圧力セルを用いての実験を継続していく予定である。