超低温におけるセリウム化合物の基底状態の研究

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セリウム化合物に現われる重い電子状態の典型的基底状態は、4f電子による極めて微小な磁気モーメントの存在と伝導電子との混成による4f電子の遍歴性の発現による異常物性が現われ、多くの研究者から興味がもたれ、盛んに研究されている。本研究では、その発生機構を解明することを目的に、f電子系化合物の純良単結晶を育成し、これを用いて100μK以下に冷却し、14。5Tまでの高磁場中で、磁気相転移を中心に異常に小さな磁気モーメントをもった磁気的秩序状態の発生機構と基底状態を詳細に研究した。その結果、現在まで、既設の高周波加熱炉やトリアーク炉を用い、重い電子状態にあるCeCu_6やUPd_2Al_3等の純良単結晶を育成することができており、試料の準備を完了している状況にある。また、14.5Tまで発生できる超伝導磁石の設置とmK温度領域まで冷却できる国産の大型希釈冷却機を設置し、立ち上げを行い完了し、本研究に必要な予備的実験条件を整えた。しかし、極低温では極めて小さい磁気モーメントが存在し、それが磁気秩序をもつ重い電子系では従来の磁化率や電気抵抗による方法では感度が小さく、異常物性の観測が不可能であった。そのため、超低温での固体^3Heにおける精密な磁気相転移の研究に成果を挙げている精密キャパシタンスブリッジ法による熱膨張や磁気歪みの観測装置の固体物性への適用化を行い、更に磁場変調法を用いないdHvA効果の測定法としてSUQID磁束計を用いた新測定法を開発し、磁気相転移の精密測定を行っている。特に、SUQID磁束計を用いた新しいdHvA効果の測定法の開発は、従来の磁場変調法を用いる方法に比して昇温効果が排除されるので、極低温での重い電子状態のフェルミ面や弱い相転移の研究に活路を見出せるものと内外から評価されている。