充填スクッテルダイト化合物の純良単結晶育成とドハース・ファンアルフェン効果測定

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充填スクッテルダイト型構造を持つ希土類化合物RT_4X_<12>(R=希土類、T=Fe,Ru,Os、X=P,As,Sb)で見られる種々の異常物性について、純良単結晶を用い研究を行いました。それらを整理すると以下のようになります。1.PrFe_4P_<12>の異常な秩序状態と重い電子状態。2.重い電子超伝導PrOs_4Sb_<12>の電子状態3.重い電子半金属CeRu_4Sb_<122>の電子輸送特性特に、最も興味が持たれているPrOs_4Sb_<12>について本研究で明らかになったことは以下の通りです。(1)これまでの報告では重い電子の証拠として比熱の結果のみでしたが、本研究ではドハース・ファンアルフェン効果から、その重い電子の有効質量を直接明らかにしました。また、フェルミ面も同定しPrOs_4Sb_<12>の4f電子は局在していることを明らかにしました。(2)一方、磁場中比熱や磁気抵抗の測定から、4.5T以上で新たな磁場誘起の秩序相を発見しました。この秩序相は中性子散乱実験等から四重極子秩序相ではないかと考えられています。(3)最も興味深いのはこの物質が持つ異常な超伝導状態です。Sb-NQRの測定や熱伝導度の測定等から、これまでのCeやUを含む重い電子超伝導の性質とも異なることが明かとなりました。現在のところ結晶場の基底状態はまだ決定されていませんが、Pr^<3+>イオンの結晶場基底状態が非磁性の二重項である場合には、四重極子が存在するので、四重極子揺らぎを介した超伝導機構が実現されている、はじめての物質ではないかと考えられています。