少数キャリアー強相関電子系のスピン揺動の研究

本研究においては,少数キャリアー物質CePおよびYb_4As_3の研究を中心に,以下のように大きな成果をあげることができた:1.CePこれまでの我々の中性子散乱による研究の結果,CePにおいて,磁場下および圧力下において極めて特異な磁気構造が発見され,我々は,これを少数キャリアー系に本質的な現象,即ち,磁気ポーラロン格子の生成によるものと提唱してきた.本研究においては,特に高圧下の中性子散乱の実験をより詳しく行い,圧力下のCePの磁気相図を作り上げることを主眼とした.その結果,低温において,圧力の増加とともに,特異な磁気構造の周期が,極めて系統的に減少し,ついにCeSbと同様なCe面の2枚周期の反強磁性構造に至ることが見いだされた.この実験結果は,CePおよびCeSbを含め,Ceモノプニクタイトにおいて見られる異常磁性が,基本的に同一のメカニズムによることを明らかにし,且つ上記の磁気ポーラロンモデルを強く支持するものであった.2.Yb_4As_3これまでの我々の中性子非弾性散乱による研究の結果,Yb_4As_3において,この物質のヘビーフェルミオン的異常と関連すると思われる,強い分散を持った異常なレスポンスが,2ないし4meVの低エネルギー領域に見いだされていたが、本研究においては,はさらに,菱面体転移温度以下の温度において,単ドメイン単結晶試料を用いた研究を詳しく行った.その結果,上記の菱面体転移が,Yb^<+2>とYb^<+3>の電荷秩序によることを始めて直接観察する事に成功し,且つこれまでその原因が謎であった異常な磁気レスポンスが,この電荷秩序の結果生じたYb^<+3>の1次元配列に起因する1次元反強磁性スピン揺動によることを明らかにすることができた.3.強相関物質の格子歪みの研究本研究において購入した,高精度自動キャパシタンスブリッジを用い,3端子キャパシタンスブリッジ法による結晶歪み測定装置を作成した.これを用いて,Yb_4As_3の低温における磁歪を測定したところ,上記の1次元反強磁性スピン揺動の抑制に伴う格子の膨張が見いだされた.

本研究においては,少数キャリアー物質CePおよびYb_4As_3の研究を中心に,以下のように大きな成果をあげることができた:1.CePこれまでの我々の中性子散乱による研究の結果,CePにおいて,磁場下および圧力下において極めて特異な磁気構造が発見され,我々は,これを少数キャリアー系に本質的な現象,即ち,磁気ポーラロン格子の生成によるものと提唱してきた.本研究においては,特に高圧下の中性子散乱の実験をより詳しく行い,圧力下のCePの磁気相図を作り上げることを主眼とした.その結果,低温において,圧力の増加とともに,特異な磁気構造の周期が,極めて系統的に減少し,ついにCeSbと同様なCe面の2枚周期の反強磁性構造に至ることが見いだされた.この実験結果は,CePおよびCeSbを含め,Ceモノプニクタイトにおいて見られる異常磁性が,基本的に同一のメカニズムによることを明らかにし,且つ上記の磁気ポーラロンモデルを強く支持するものであった.2.Yb_4As_3これまでの我々の中性子非弾性散乱による研究の結果,Yb_4As_3において,この物質のヘビーフェルミオン的異常と関連すると思われる,強い分散を持った異常なレスポンスが,2ないし4meVの低エネルギー領域に見いだされていたが、本研究においては,はさらに,菱面体転移温度以下の温度において,単ドメイン単結晶試料を用いた研究を詳しく行った.その結果,上記の菱面体転移が,Yb^<+2>とYb^<+3>の電荷秩序によることを始めて直接観察する事に成功し,且つこれまでその原因が謎であった異常な磁気レスポンスが,この電荷秩序の結果生じたYb^<+3>の1次元配列に起因する1次元反強磁性スピン揺動によることを明らかにすることができた.3.強相関物質の格子歪みの研究本研究において購入した,高精度自動キャパシタンスブリッジを用い,3端子キャパシタンスブリッジ法による結晶歪み測定装置を作成した.これを用いて,Yb_4As_3の低温における磁歪を測定したところ,上記の1次元反強磁性スピン揺動の抑制に伴う格子の膨張が見いだされた.