Au-Al-Yb中間価数系準結晶

Intermediate-valence icosahedral Au-Al-Yb quasicrystal

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

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

Au-Al-Yb準結晶について、X線吸収分光測定を行った結果、Yb価数が2.61価であった。これは中間価数4f電子系が常圧の準結晶において実現した初めて例である。この系は「準」周期アンダーソンモデルを具現化したものであり、周期系での代表的な基底状態であるフェルミ液体及び磁気秩序が自明な基底状態ではないため、特に、遍歴と局在との間の領域での性質は興味深い。磁化測定の結果、帯磁率は100K以上においてCurie-Weiss則に従い、この系のYb 4f電子系が局在的性質を持つことが判明した。100K以下では帯磁率は冷却とともに急激に増大した。20K以下ではベキ発散が観測され、最低温の2Kでもスピン揺らぎが残っていることが判明した。さらに0.38Kまで冷却して比熱測定をした結果、C/Tも冷却とともにベキ発散をし続けた。つまり、極低温においてもフェルミ液体や磁気秩序状態を取らず、非フェルミ液体的挙動を示す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 L3-edge indicates that quasiperiodically arranged Yb ions assume a mean valence of 2.61, between a divalent state (4f14, J = 0) and a trivalent one (4f13, J = 7/2). Magnetization measurements demonstrate that the 4f 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 muB 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.