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局在5fウラン化合物の結晶場励起

Magnetic excitation in uranium compounds with 5f electrons with localized character

目時 直人; 山本 悦嗣; 酒井 宏典; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟*

Metoki, Naoto; Yamamoto, Etsuji; Sakai, Hironori; Haga, Yoshinori; Matsuda, Tatsuma; Ikeda, Shugo*

US$$_2$$は、低温で結晶場励起,温度が上昇して電気抵抗が8桁減少するに伴い、混成効果によって磁気的な準弾性散乱を示す。磁気励起ギャップ($$sim$$80K)と伝導ギャップ($$sim$$90K)が、電気伝導の金属-絶縁体クロスオーバーや準弾性散乱が生じる温度スケール($$sim$$100K)と等しいため、局在5f電子系が温度上昇に伴って遍歴的となることが、電気伝導性と相関を持つと考えられる。今回、磁気励起スペクトルのクラマース・クロニッヒ変換を行ったところ、SQUIDで観察された静帯磁率を非常によく再現できることがわかった。これは、(1)測定範囲12meVのエネルギーを越えた励起が存在しない、(2)磁気相関が弱く局所帯磁率が支配的であることを意味している。さらに(3)非弾性散乱を結晶場(局在パート)と準弾性(遍歴パート)に分離することで、静帯磁率に対する各々の寄与を見積もることができた。低温で局在モデルは良い近似であるが、温度上昇に伴って連続的な準弾性散乱が支配的となり、結晶場モデルの前提である不連続のシャープな準位と励起が存在しなくなる。結晶場モデルはこの条件で漸近する低温極限であることが明らかになった。

US$$_2$$ shows CEF at low temperatures, while magnetic quasi-elastic scattering with increasing temperature. The crossover of 5f character would be the origin for the unusual metal-insulator crossover. We found that the static susceptibility can be well reproduced from the Kramars-Kronnig transformation of our neutron inelastic data. It means (1) no remarkable excitation above 12 meV, (2) the local susceptibility is dominant because of the weak magnetic correlation, and (3) we can estimate the contribution to the static susceptibility from the localized and itinerant part. Localized model is a good approximation and asymptotic limit for low temperatures.

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