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Neutron scattering study on U-dichalcogenides

ウランカルコゲナイドの中性子散乱による研究

目時 直人  ; 金子 耕士  ; 池田 修悟*; 酒井 宏典  ; 山本 悦嗣 ; 芳賀 芳範 ; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸*

Metoki, Naoto; Kaneko, Koji; Ikeda, Shugo*; Sakai, Hironori; Yamamoto, Etsuji; Haga, Yoshinori; Homma, Yoshiya*; Shiokawa, Yoshinobu*

ウランカルコゲナイドUS$$_{2}$$は高温で半金属的、100K以下で非磁性-絶縁体的である。UTeS, USeSでは高温の振る舞いは同じだが低温で磁気秩序を示し電気抵抗は減少する。5f電子の局在-遍歴性との関連性を明らかにするため中性子散乱実験を行った。実験の結果、低温で明瞭な結晶場励起を観察した。励起エネルギー(7meV)は伝導ギャップとほとんど同じで、電気抵抗の振る舞いが変化する温度スケールと等しい。さらに100K以上でpf混成による準弾性散乱が観察された。つまり5f電子の遍歴-局在性の変化によって金属-非金属クロスオーバーが生じていると考えられる。

Inelastic neutron scattering study has been carried out on US$$_{2}$$. A clear crystalline electric field (CEF) peak has been observed at 7.4 meV, which is consistent with the level scheme obtained from susceptibility data assuming 5f$$^{2}$$ configuration. The CEF becomes very weak and broad, and a quasi-elastic response emerges above the characteristic temperature $$sim$$100 K. It indicates the crossover of the 5f character between localized and itinerant. A quasi-elastic response can be concluded as the hybridization effect of the 5f electrons with ligand p-electrons. Our study suggests that the crossover of the 5f character is the origin of the metal-insulator transition in US$$_{2}$$.

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