少数キャリア-強相関電子系の極端条件下回折実験法による研究

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CeモノプニクタイトCeX(X=P,As,Sb,Bi)は,磁場・圧力下で多段に変化する特異な磁気相図および異常な伝導状態を示すが,これらは,系の少数のキャリアーが,Ceのf電子と強く混成し局在化した結果生じた新しい現象と考えられる.特にCePにおいては,約3GPa以上の高圧下で系は強磁性となり,約6GPaでこの強磁性が消滅し系の4f電子が遍歴的になると考えられる.このようにCeモノプニクタイにおいては,局在4f電子状態が,圧力などの外場による混成効果の増大に伴って,遍歴的状態に移り変わる事が予想される.本研究の目的は,中性子回折およびX線回折を用いて,これらの現象のより正確な理解を目指すことにある.本年度は特に,CePの高圧下の磁気構造の中性子回折による研究および,格子定数のX線回折による研究を行なった.CePの高圧下の磁気相図については,これまでの3.2GPaまでの中性子回折の実験により,約3GPaまでの圧力では,圧力とともに周期の短くなる多段の特異な長周期構造が見られ,これ以上の圧力下では,系が低温で強磁性のみを示すことが明らかになっていた.本年度は,この強磁性相の圧力変化を調べるために,より高圧下での中性子回折の実験に挑戦し,3.9GPaにおける実験に成功した.この結果,圧力とともに,強磁性の飽和磁化が減少することを見いだした.さらに,上記のような磁気相図の圧力変化に対応する結晶格子の変化を知るため,約3GPaから6GPaの圧力下の格子定数の温度変化の測定をダイアモンドアンビル法を用いて行った.この結果,系が低温で強磁性のみを示す圧力以下では,低温秩序相で格子定数が減少するのに対し,これより高い圧力下では逆に増加するという興味深い事実を明らかにした.本年度には,さらに,CeSbについて,高圧下の電気抵抗の異常と格子定数の変化との対応を付けることを目的として,X線回折と電気抵抗の同時測定を行うための技術開発を進めた.