Large orbital magnetic moment and its quenching in the itinerant uranium intermetallic compounds UGa (=Ni, Pd, Pt)

遍歴ウラン系金属間化合物UTGa(T=Ni, Pd, Pt)における軌道磁気モーメントの存在とその凍結

金子 耕士; 目時 直人   ; Bernhoeft, N.*; Lander, G. H.; 石井 慶信; 池田 修悟; 常磐 欣文; 芳賀 芳範   ; 大貫 惇睦

Kaneko, Koji; Metoki, Naoto; Bernhoeft, N.*; Lander, G. H.; Ishii, Yoshinobu; Ikeda, Shugo; Tokiwa, Yoshifumi; Haga, Yoshinori; Onuki, Yoshichika

UTGa(T=Ni, Pd, Pt)は、強い遍歴性を示す反強磁性体である。この内Ni, Ptでは常磁性状態において、ほぼ同じ結晶構造を持ち、電子構造も酷似しているにもかかわらず、c底面内の最隣接間相互作用の符号が異なっている点は興味深い。粉末中性子回折実験による詳細な結晶構造解析の結果、構造の一部を成すUGaブロックの局所的な歪みにT=Ni, Pd, Ptで系統性があることを明らかにした。またTで磁歪の存在を見出し、それが3者の磁気構造の違いに対応した系統性を示している事を明らかにした。T=Ni, Ptについては、単結晶中性子回折実験から磁気形状因子を明らかにし、軌道磁気モーメントの大きな寄与の存在を明らかにするとともに、その凍結の度合いが、帯磁率における遍歴性と対応して、両者で大きく異なっている事を明らかにした。以上の結果から、UTGaにおけるUGaブロックの局所的な歪みが、最隣接間相互作用の符号に加え、磁歪,軌道磁気モーメントの凍結,遍歴性に密接に関与しているとともに、5fの遍歴系において軌道が重要な役割を演じる事を示唆している。

The crystal structure, lattice strain due to the antiferromagnetic ordering and magnetic form factor in the itinerant 5 compounds UTGa (T: Ni, Pd, Pt) have been studied by neutron scattering. High-resolution powder diffraction revealed that the tetragonality of the U-Ga layers increases with the ionic radius of the transition metal element T. The observed antiferromagnetic reflections can be well explained with the Nel-type structure for UNiGa, whereas UPtGa has the antiferromagnetic stacking of the ferromagnetically ordered uranium moments in the -plane. The orbital contributions in the magnetic form factor are reduced from the free ion value, especially for UNiGa. This suppression shows a strong correlation with the bulk magnetic susceptibility. The tetragonality of the U-Ga layers is a sensitive measure of the nearest neighbour interaction, the lattice anomaly, and the orbital contribution and suggests that orbital degrees of freedom may play an important role for the magnetic properties in these itinerant 5 antiferromagnets.