Field-induced antiferroquadrupolar order in the heavy fermion superconductor PrOsSb

重い電子系超伝導体PrOsSb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.*

PrOsSbは、=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、[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、[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=(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が主であることを示している。これらの結果から、PrOsSbにおいて、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 PrOsSb in order to reveal the origin of the field-induced ordered phase (FIOP) for [1,1,0]. The application of magnetic field induces the weak superlattice peaks with the ordering vector =(1,0,0) in FIOP, which is the same as for [0,0,1]. The observed superlattice reflections for [1,1,0] result from the antiferromagnetic component of +; 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 as a primary order parameter. These facts clarify the dominant role of -type antiferroquadrupolar interaction in PrOsSb.