圧力誘起重い電子系超伝導体の極低温高圧下NMR/NQR法による磁性と超伝導の研究

利用低温和高压 NMR/NQR 方法研究压力诱导重电子超导体的磁性和超导性

• 批准号: 03J03938
• 负责人: 川崎 慎司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J03938/
• 关键词: 重い電子系; 圧力誘起超伝導; 核磁気共鳴; 量子相転移; 一次相転移

本研究では、加圧によっ,て重い電子系の磁性と超伝導の相関、そして超伝導発現機構の解明をめざしている。また、重い電子系超伝導体CeIrIn_5の圧力下NQR測定によって、重い電子系化合物における新たな超伝導発現機構の存在を示唆する結果を得た。具体的な成果は以下の通り。1.重い電子系反強磁性圧力誘起超伝導体CeIn_3の圧力誘起反強磁性-常磁性転移が一次相転移であり、超伝導はその一次転移近傍で発現することを明らかにした。電気抵抗測定から強く示唆されていた量子臨界点の存在を否定する初めての結果を得た。この結果は、これまで量子臨界点近傍の強い磁気揺らぎによって誘起されていると考えられてきた重い電子系超伝導発現機構に、一次相転移という新たなキーワードを付与する重要な結果である。また、強磁性圧力誘起超伝導体UGe_2においても強磁性-常磁性転移が一次相転移であることを見出し、一次の磁気相転移が超伝導発現に果たす役割が、重い電子系において系統的に理解される可能性を示唆する。2.常圧でT_c=0.4 Kの超伝導体であるCeIrIn_5は、IrをRhで置換すると、負の圧力効果から、反強磁性秩序が誘起され、かつ超伝導転移温度(T_c)が上昇することが報告されており[1]、Ce115系における超伝導が磁気揺らぎによって誘起されていることが強く示唆される。一方CeIrIn_5を加圧する(磁性から遠ざける)ことでも超伝導転移温度は上昇する[2-4]。この時常伝導状態は、T_cが増大するにも関わらず、核磁気緩和率の温度依存性からフェルミ液体状態であることを見出した。つまり高圧下のCeIrIn_5の超伝導は磁気揺らぎとは異なる起源で誘起されていることがわかった。このことは、Ce115系、ひいては重い電子系超伝導体において、磁気揺らぎと、もう一つ異なる超伝導発現機構が存在するというこれまでにない新たな重要な知見を得た。[1] G.-q. Zheng, Phys.Rev.B 70,014511(2004). [2] T.Muramatsu et al.,Physica C 388-389,539(2003).[3] R.Borth et al.,Physica B 312-313,136(2002). [4] S.Kawasaki et al.,Phys.Rev.Lett. 94,037007(2005).

This study で は, 圧 に よ, っ て heavy い an electronics の magnetic と super 伝 guide の phase masato, そ し て super 伝 guide 発 institutions now の interpret を め ざ し て い る. ま た, heavy い an electronics super conductor 伝 CeIrIn_5 の NQR under pressure measurement に よ っ て, heavy い an electronics compound に お け る new た な super 伝 guide 発 institutions now の is を in stopping す た を る results. The specific な results な are as follows:. 1. Heavy い an electronics against strong magnetic pressure induced super conductor 伝 CeIn_3 の pressure induced the strong magnetic - planning often pad が magnetic planning phase shift で あ り, super 伝 は そ の alongside で planning to move in one 発 now す る こ と を Ming ら か に し た. Strong electric 気 resistance measurement か ら く in stopping さ れ て い た quantum critical point exist の を negative す る early め て た を の results. こ の results は, こ れ ま で quantum critical point nearly alongside の strong magnetic 気 い 揺 ら ぎ に よ っ て induced さ れ て い る と exam え ら れ て き た heavy い an electronics super 伝 guide 発 now に, planning a phase shift と い う new た な キ ー ワ ー ド を give す る important な results で あ る. ま た, strong magnetic pressure induced super conductor 伝 UGe_2 に お い て も strong magnetic - often planning pad が magnetic planning phase shift で あ る こ と を see し, planning a の magnetic 気 phase shift が super 伝 guide 発 に fruit now た す "cut が, heavy い an electronics に お い て system に understand さ れ を る possibility in stopping す る. 2. Constant pressure でT_c=0.4 K の super conductor 伝 で あ る CeIrIn_5 は を Rh, Ir で す replacement る の と and negative pressure working fruit か ら, strong anti magnetic order が induced さ れ, か つ super 伝 guide planning move temperature rising (T_c) が す る こ と が report さ れ て お り [1], Ce115 に お け る super 伝 guide が magnetic 気 揺 ら ぎ に よ っ て induced さ れ て い る こ と が く Instigated される. On one side, CeIrIn_5を pressurizes する(magnetic ら ら far ざける) <s:1> とで とで 伝 super伝 conduction 転 shift, and the temperature rises する[2-4]. こ の often 伝 state は, T_c が raised large す る に も masato わ ら ず, imaging 気 alleviation rate の temperature dependency か ら フ ェ ル ミ liquid で あ る こ と を see out し た. Under high つ ま り 圧 の CeIrIn_5 の super 伝 guide は magnetic 気 揺 ら ぎ と は different な る origin で induced さ れ て い る こ と が わ か っ た. こ の こ と は, Ce115, ひ い て は heavy い an electronics super conductor 伝 に お い て, magnetic 気 揺 ら ぎ と, も う a つ different な る super 伝 guide 発 now institutions exist が す る と い う こ れ ま で に な い new た な important な knowledge を た. [1] G.-q. Zheng, Phys.Rev.B 70,014511(2004). [2] T.Muramatsu et al.,Physica C 388-389,539(2003).[3] R. Burke et al.,Physica B 312-313,136(2002). [4] S.Kawasaki et al.,Phys.Rev.Lett. 94,037007(2005).

项目成果

New Superconducting and Magnetic Phases Emerge on the Magnetic Criticality in CeIn_3

CeIn_3 磁临界点出现新的超导相和磁相

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.Soc.Jpn 73
• 作者: M.Ito;N.Tsuji;F.Itoh;H.Adachi;E.Arakawa;K.Namikawa;H.Nakao;Y.Murakami;Y.Taguchi;Y.Tokura;G.-Q.Zheng;橋爪 弘雄;G.-Q.Zheng;橋爪弘雄;S.Kawasaki
• 通讯作者: S.Kawasaki

Enhancing the superconducting transition temperature of the heavy fermion compound CeIrIn5 in the absence of spin correlations.

• DOI: 10.1103/physrevlett.94.037007
• 发表时间: 2004-12
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: S. Kawasaki;G. Zheng;Hiroki Kan;Y. Kitaoka;H. Shishido;Y. Ōnuki

115In-NQR study of antiferromagnetism and superconductivity near magnetic criticality in CeIn3

115In-NQR 研究 CeIn3 中的反铁磁性和近磁临界超导性

• DOI: 10.1016/j.physb.2005.01.083
• 发表时间: 2005
• 作者: S. Kawasaki;T. Mito;Y. Kawasaki;H. Kotegawa;G. Zheng;Y. Kitaoka;H. Shishido;S. Araki;R. Settai;Y. Ōnuki
• 通讯作者: Y. Ōnuki

Phase diagram of antiferromagnetism and superconductivity in CeRhIn_5 : a study of ^<115>In-NQR under pressure

CeRhIn_5 中反铁磁性和超导性的相图：压力下 ^<115>In-NQR 的研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Physics and chemistry of solids (予定)
• 作者: 川崎慎司;川崎慎司;川崎慎司;川崎慎司
• 通讯作者: 川崎慎司

川崎慎司: "Magnetism and superconductivity near the quantum criticality in CeRhIn_5:^<115>In-NQR study under pressure"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (in press). (2004)

Shinji Kawasaki：“CeRhIn_5 中量子临界点附近的磁性和超导性：^<115>压力下的 In-NQR 研究”《磁性与磁性材料杂志》（2004 年出版）。