Visualization of anharmonic thermal vibration in filled skutterudite compounds

充填スクッテルダイト化合物における非調和熱振動の可視化

金子 耕士   ; 目時 直人   ; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 松田 達磨; 神木 正史*

Kaneko, Koji; Metoki, Naoto; Kimura, Hiroyuki*; Noda, Yukio*; Matsuda, Tatsuma; Kogi, Masafumi*

充填スクッテルダイト化合物において、重い電子状態の形成や超伝導の発現と関連して、ラットリングの重要性が指摘されている。単結晶中性子回折とMEM解析の組合せにより、PrOsSbにおけるPrの熱振動について、モデル依存性なくその実態を明らかにすることが可能である。結果、室温ではPrが大きく拡がった、台形型の核密度分布を持ち、その半値幅が0.6にも達することを明らかにした。一方低温の8Kでは、ガウス型の鋭い等方的な分布で、最大密度はカゴの中心にあることを明らかにした。これらの結果は、Sbカゴ中のPrのポテンシャルの非調和性が強いことを示している。

In filled skutterudite compounds, the importance of rattling is suggested in connection with the formation of heavy quasiparticles and superconductivity. A combination of the single crystal neutron diffraction and the maximum entropy method (MEM) offers an ability to unveil the thermal motion of Pr in PrOsSb without any specific model. The result reveals the widely spread Pr nuclear density distribution at room temperature, which has a trapezoidal shape in the real space with the width of roughly 0.6 in the full width at half maximum. In contrast, the Pr distribution at 8 K has a sharp, isotropic gaussian shape, and the highest density locates at the center of the cage. These features indicate the strong anharmonicity of the Pr potential in the Sb cage.