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Field-induced antiferroquadrupolar order in the heavy fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$

重い電子系超伝導体PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における磁場誘起反強四極子秩序

金子 耕士; 目時 直人; 松田 達磨; 桑原 慶太郎*; 神木 正史*; 椎名 亮輔*; Mignot, J.-M.*; Gukasov, A.*; Bernhoeft, N.*

Kaneko, Koji; Metoki, Naoto; Matsuda, Tatsuma; Kuwahara, Keitaro*; Kogi, Masafumi*; Shiina, Ryosuke*; Mignot, J.-M.*; Gukasov, A.*; Bernhoeft, N.*

PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$は、$$T_{sc}$$=1.85,KのPr系初の重い電子系超伝導体である。基底状態が非磁性一重項であることに加え、$$H$$$$Vert$$[1,0,0]磁場下で誘起される反強磁性成分が、磁場誘起反強四極子秩序の実現として理解できることから、この系では四極子相互作用が支配的であると考えられている。[1,0,0]に加え、[1,1,0], [1,1,1]方向についても磁場誘起秩序相の存在が報告されている。今回、$$H$$$$Vert$$[1,1,0]磁場下での単結晶磁場中中性子回折実験を行い、磁場誘起秩序相について調べた結果、磁場の印加により、5T以上で$$q$$=(1,0,0)の反強磁性反射が出現することを見いだした。また反強磁性モーメントは磁場と並行に誘起されていることを明らかにした。この結果は磁気的な相互作用では説明することができず、反強四極子相互作用が支配的であること、さらにその秩序変数は$$O_{xy}$$が主であることを示している。これらの結果から、PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$において、$$O_{xy}$$型の反強四極子相互作用が主であることを明らかにした。

Neutron diffraction experiments under magnetic fields were carried out on the heavy fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ in order to reveal the origin of the field-induced ordered phase (FIOP) for $$H$$$$Vert$$[1,1,0]. The application of magnetic field induces the weak superlattice peaks with the ordering vector $$q$$=(1,0,0) in FIOP, which is the same as for $$H{parallel}$$[0,0,1]. The observed superlattice reflections for $$H$$$$Vert$$[1,1,0] result from the antiferromagnetic component of $$J_x$$+$$J_y$$; the induced tiny antiferromagnetic moments orient parallel to the applied field. This result cannot be explained by magnetic interactions and strongly evidences the underlying AFQ order with $$O_{xy}$$ as a primary order parameter. These facts clarify the dominant role of $$O_{xy}$$-type antiferroquadrupolar interaction in PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$.

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パーセンタイル:92.05

分野:Physics, Condensed Matter

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