Intermediate-valence icosahedral Au-Al-Yb quasicrystal

中間価数状態を持つAu-Al-Yb合金正20面体型準結晶

綿貫 徹; 柏本 史郎*; 川名 大地*; 山崎 照夫*; 町田 晃彦; 田中 幸範*; 佐藤 卓*

Watanuki, Tetsu; Kashimoto, Shiro*; Kawana, Daichi*; Yamazaki, Teruo*; Machida, Akihiko; Tanaka, Yukinori*; Sato, Taku*

Au-Al-Yb正20面体型準結晶において準周期配列するYbが2価と3価の間の中間価数状態をとることをYb 端吸収分光測定により見いだした。これは、通常環境下で中間価数状態をとる希土類系準結晶として初めての例である。Ybの平均価数は2.61価であるが、局所構造の異なる2種類のサイトにおいて互いに価数が異なる電荷分離が起きており、このうち主要サイトは2.8価程度であることを結論付けた。磁化測定の結果、中間価数を引き起こしているYb 4電子系が100K以上ではキュリーワイス則に従うような局在的な振舞いをしていることが明らかとなった。また、10K以下の低温では比熱などの測定から非フェルミ液体的な振舞いをすることが明らかとなった。

A quasiperiodic, intermediate-valence (IV) system is realized in an icosahedral Au-Al-Yb quasicrystal. X-ray absorption spectroscopy near the Yb -edge indicates that quasiperiodically arranged Yb ions assume a mean valence of 2.61, between a divalent state (4, = 0) and a trivalent one (4, = 7/2). Magnetization measurements demonstrate that the 4 holes in this quasicrystal have a localized character. The magnetic susceptibility shows a Curie-Weiss behavior above 100 K with an effective magnetic moment of 3.81 per Yb. Moreover, a crystalline approximant to this quasicrystal is an IV compound. We propose a heterogeneous IV model for the quasicrystal, whereas the crystalline approximant is most likely a homogeneous IV system. At temperatures below 10 K, specific heat and magnetization measurements reveal non-Fermi-liquid behavior in both the quasicrystal and its crystalline approximant without either doping, pressure, or field tuning.