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論文

Single crystal growth of superconducting UTe$$_2$$ by molten salt flux method

酒井 宏典; Opletal, P.; 常盤 欣文; 山本 悦嗣; 徳永 陽; 神戸 振作; 芳賀 芳範

Physical Review Materials (Internet), 6(7), p.073401_1 - 073401_10, 2022/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

スピン三重項超伝導体UTe$$_2$$の新規合成ルートとして溶融塩フラックス法を適用した。合成条件を最適化した結果、今までで最高の超伝導転移温度$$T_{rm c}=2.1$$ Kを記録した。これらの単結晶は、著しく大きな残留抵抗率比を示し、$$T_{rm c}$$以下における残留比熱も小さくなった。これらはウラン空孔による結晶欠陥が減少したことを示しており、溶融塩フラックス中の余剰金属ウランが、還元雰囲気を作り、四価ウランが五価となるのを防ぎウラン空孔生成を抑制しているようだ。また、低融点フラックスがテルルの蒸発を防ぐ効果も期待できる。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of noncentrosymmetric antiferromagnet Mn$$_3$$IrSi

大貫 惇睦*; 金子 良夫*; 青木 大*; 仲村 愛*; 松田 達磨*; 中島 美帆*; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.065002_1 - 065002_2, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

Single crystals of Mn$$_3$$IrSi were grown using Bridgman method. Mn$$_3$$IrSi shows a remarkable increase of the electrical resistivity below antiferromagnetic transition temperature accompanied by a large jump of specific heat.

論文

Split Fermi surface properties of noncentrosymmetric compounds Fe$$_2$$P, Ni$$_2$$P, and Pd$$_2$$Si

大貫 惇睦*; 仲村 愛*; 青木 大*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 竹内 徹也*; 金子 良夫*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.064712_1 - 064712_10, 2022/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surface of noncentrocymmetric Fe$$_2$$P, Ni$$_2$$P and Pd$$_2$$Si was studied by means of de Haas-van Alphen experiments. The splitting energy of Fermi surfaces due to antisymmetric spin-orbit coupling is estimated.

論文

Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature $$^3$$He cryostat and a closed-cycle $$^3$$He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality

島村 一利*; 輪島 裕樹*; 牧野 隼士*; 阿部 聡*; 芳賀 芳範; 佐藤 由昌*; 河江 達也*; 吉田 靖雄*

Japanese Journal of Applied Physics, 61(5), p.056502_1 - 056502_7, 2022/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

We have conducted precise magnetization measurements down to 500 mK using a commercial magnetometer. The gas handling system contains two sorption pumps filled with granular charcoals. $$^3$$He gas is pressurized up to ambient pressure for liquification at 3 K and the vapor is pumped for cooling. We demonstrate the performance of the system by observing the Meissner effect of aluminum below the superconducting transition temperature.

論文

Effect of uranium deficiency on normal and superconducting properties in unconventional superconductor UTe$$_2$$

芳賀 芳範; Opletal, P.; 常盤 欣文; 山本 悦嗣; 徳永 陽; 神戸 振作; 酒井 宏典

Journal of Physics; Condensed Matter, 34(17), p.175601_1 - 175601_7, 2022/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:94.3(Physics, Condensed Matter)

Single crystals of the unconventional superconductor UTe$$_2$$ have been grown in various conditions. Superconducting samples are nearly stoichiometric within an experimental error of about 1%, while non-superconducting sample significantly deviates from the ideal composition. The superconducting UTe$$_2$$ showed that the large density of states was partially gapped in the normal state, while the non-superconducting sample is characterized by the relatively large electronic specific heat as reported previously.

論文

Abrupt change in electronic states under pressure in new compound EuPt$$_3$$Al$$_5$$

小泉 尭嗣*; 本多 史憲*; 佐藤 芳樹*; Li, D.*; 青木 大*; 芳賀 芳範; 郷地 順*; 長崎 尚子*; 上床 美也*; 金子 良夫*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(4), p.043704_1 - 043704_5, 2022/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

A new ternary europium compound EuPt$$_3$$Al$$_5$$ is reported. It orders antiferromagnetically at 12.4 K. Application of hydrostatic pressure varies the transition temperature and the compound becomes non-magnetic above the critical pressure 9 GPa. The pressure-temperature phase diagram is indicative of a possible valence crossover at the critical pressure.

論文

Multipole polaron in the devil's staircase of CeSb

新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; Tin, Z. H.*; 櫻木 俊輔*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 黒川 輝風*; 木下 雄斗*; Zhang, W.-L.*; et al.

Nature Materials, 21(4), p.410 - 415, 2022/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:95.59(Chemistry, Physical)

Low-energy electronic structures of CeSb which shows multiple phase transitions known as devil's staircase were examined by combination of laser angle-resolved photoemission, Raman and neutron scattering spectroscopies. A new type of electron-boson coupling between the mobile electrons and quadrupole CEF-excitations of the 4f orbitals was found. The coupling is exceedingly strong and exhibits anomalous step-like enhancement during the devil's staircase transition, unveiling a new type of quasiparticle, named multipole polaron.

論文

Electronic structure of ThPd$$_2$$Al$$_3$$; Impact of the U $$5f$$ states on the electronic structure of UPd$$_2$$Al$$_3$$

藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; Posp$'i$$v{s}$il, J.*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範

Physical Review B, 105(11), p.115128_1 - 115128_6, 2022/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of $$mathrm{ThPd_2Al_3}$$, which is isostructural to the heavy fermion superconductor $$mathrm{UPd_2 Al_3}$$, was investigated by photoelectron spectroscopy. The band structure and Fermi surfaces of $$mathrm{ThPd_2Al_3}$$ were obtained by angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), and the results were well-explained by the band-structure calculation based on the local density approximation. The comparison between the ARPES spectra and the band-structure calculation suggests that the Fermi surface of $$mathrm{ThPd_2Al_3}$$ mainly consists of the $$mathrm{Al}~3p$$ and $$mathrm{Th}~6d$$ states with a minor contribution from the $$mathrm{Pd}~4d$$ states. The comparison of the band structures between $$mathrm{ThPd_2Al_3}$$ and $$mathrm{UPd_2Al_3}$$ argues that the $$mathrm{U}~5f$$ states form Fermi surfaces in $$mathrm{UPd_2Al_3}$$ through hybridization with the $$mathrm{Al}~3p$$ state in the $$mathrm{Al}$$ layer, suggesting that the Fermi surface of $$mathrm{UPd_2Al_3}$$ has a strong three-dimensional nature.

論文

Slow electronic dynamics in the paramagnetic state of UTe$$_2$$

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Opletal, P.; 藤林 裕己*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(2), p.023707_1 - 023707_5, 2022/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:95.24(Physics, Multidisciplinary)

ウラン系の強磁性超伝導体で議論されてきた、「強磁性ゆらぎによるスピン三重項超伝導対の形成」および「強磁性ゆらぎを介した磁場による対形成引力の制御」というコンセプトがUTe$$_2$$においても成り立つことを期待させる。しかしその一方、$$_2$$では静的な強磁性秩序は存在せず、低温の磁気状態がこれまでのウラン系強磁性超伝導体にどこまで近いのかという点については疑問を持たれていた。実際、最近の中性子散乱実験では、比較的高温側から反強磁性に近いq=0.57という波数を持った磁気ゆらぎの発達が示されている。本研究では$$^{125}$$Te-NMR実験により低温で非常に遅いゆっくりとした揺らぎが発達する様子を捉えることに成功した。このことはこの系の低温における強い相関の発達を示唆している。

論文

Anisotropic physical properties of layered antiferromagnet U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 竹内 徹也*; 三宅 厚志*; 徳永 将史*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.074707_1 - 074707_6, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

A uranium intermetallic compound U$$_2$$Pt$$_6$$Ga$$_{15}$$ was successfully synthesized. This compound crystallizes in the hexagonal Sc$$_{0.6}$$Fe$$_2$$Si$$_{4.9}$$-type structure. Antiferromagnetic transition with highly magnetic anisotropy was established by the physical property measurements.

論文

Observation of longitudinal magnetic fluctuations at a first-order ferromagnetic quantum phase transition in UGe$$_2$$

野間 雄一郎*; 小手川 恒*; 久保 徹郎*; 藤 秀樹*; 播磨 尚朝*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*; 伊藤 公平*; 仲村 愛*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 90(7), p.073707_1 - 073707_5, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Multidisciplinary)

Ferromagnetic fluctuation relevant to the pressure-induced superconductivity in UGe$$_2$$ is investigated by means of NMR spectroscopy. Longitudinal magnetic fluctuations were observed in the spin-echo decay rate near the ferromagnetic critical point where superconductivity takes place. This result strongly suggests that superconductivity in ferromagnets is universally mediated by anisotropic magnetic fluctuations.

論文

Electronic structure of URu$$_2$$Si$$_2$$ in paramagnetic phase; Three-dimensional angle resolved photoelectron spectroscopy study

藤森 伸一; 竹田 幸治; 山上 浩志; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範

Electronic Structure (Internet), 3(2), p.024008_1 - 024008_8, 2021/06

The three-dimensional (3D) electronic structure of the hidden order compound $$mathrm{URu_2Si_2}$$ in a paramagnetic phase was revealed using a 3D angle-resolved photoelectron spectroscopy where the electronic structure of the entire Brillouin zone is obtained by scanning both incident photon energy and detection angles of photoelectrons. The quasi-particle bands with enhanced contribution from the $$mathrm{U}~5f$$ state were observed near $$E_mathrm{F}$$, formed by the hybridization with the $$mathrm{Ru}~4d$$ states. The energy dispersion of the quasi-particle band is significantly depend on$$k_z$$, indicating that they inherently have a 3D nature. The band-structure calculation qualitatively explain the characteristic features of the band structure and Fermi surface although the electron correlation effect strongly renormalizes the quasi-particle bands. The 3D and strongly-correlated nature of the quasi-particle bands in$$mathrm{URu_2Si_2}$$ is an essential ingredient for modeling its hidden-order transition.

論文

Nonmagnetic-magnetic transition and magnetically ordered structure in SmS

吉田 章吾*; 小山 岳秀*; 山田 陽彦*; 中井 祐介*; 上田 光一*; 水戸 毅*; 北川 健太郎*; 芳賀 芳範

Physical Review B, 103(15), p.155153_1 - 155153_5, 2021/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

SmS, a protopypical intermediate valence compound, has been studied by performing high-pressure nuclear magnetic resonance measurements. The observation of an additional signal at high pressure gives evidence of a magnetic phase transition. The cancellation of the hyperfined fields at the S site suggests a type-II antiferromagnetic structure.

論文

Single-crystal growth and magnetic phase diagram of the enantiopure crystal of NdPt$$_2$$B

佐藤 芳樹*; 本多 史憲*; Maurya, A.*; 清水 悠晴*; 仲村 愛*; 本間 佳哉*; Li, D.*; 芳賀 芳範; 青木 大*

Physical Review Materials (Internet), 5(3), p.034411_1 - 034411_9, 2021/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

Single-crystal growth and magnetic properties of NdPt$$_2$$B are reported on a enantiopure crystal. We observed multiple phase transitions at 9.5 and 11 K under zero magnetic field. Nontrivial magnetic phase diagram demonstrates the competitive interactions in this system.

論文

Universal scaling behavior under pressure in the heavy-fermion antiferromagnet CeRh$$_2$$Si$$_2$$; $$^{29}$$Si NMR study

酒井 宏典; 松本 裕司*; 芳賀 芳範; 徳永 陽; 神戸 振作

Physical Review B, 103(8), p.085114_1 - 085114_8, 2021/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系反強磁性体CeRh$$_2$$Si$$_2$$において、$$^{29}$$Si核核磁気共鳴(NMR)を用いて、圧力下相図について微視的に調べた。NMRデータから、反強磁性伝搬ベクトル$$q$$に依らない単一サイト近藤効果の特徴的温度スケール$$T_0$$を導出した。圧力下の反強磁性臨界点において$$T_0$$の発散的異常は見られず、重い電子系の典型的なDoniach描像と矛盾しない結果が得られた。

論文

$$P$$2$$_1$$3の空間群に属する化合物および関連する化合物の結晶構造について

垣花 将司*; 竹内 徹也*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

固体物理, 55(10), p.505 - 514, 2020/10

立方晶キラル構造に属する磁性体が示す特異な磁気相が注目されている。代表的な物質MnSi(空間群$$P$$2$$_1$$3)および関連物質の構造の特徴を分類するとともに、一見複雑に見える結晶構造を安定化させる要因について考察する。

論文

Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb

黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.

Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:74.64(Multidisciplinary Sciences)

Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.

論文

Quasi-one-dimensional magnetic interactions and conduction electrons in EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ with the characteristic hexagonal structure

松田 進弥*; 太田 譲二*; 仲井間 憲李*; 伊覇 航*; 郷地 順*; 上床 美也*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 本多 史憲*; 青木 大*; et al.

Philosophical Magazine, 100(10), p.1244 - 1257, 2020/04

 被引用回数:3 パーセンタイル:31.67(Materials Science, Multidisciplinary)

Single crystal samples of EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ have been successfully prepared. Using those samples, magnetic and electronic anisotropy has been clarified. Magnetic moment in the ferromagnetic state points to the hexagonal $$c$$-axis for both compounds. Electronic anisotropy was found in both electrical resistivity and Fermi surface topology. These anisotropic characteristics are accounted for by the unique hexagonal structure.

論文

The $$f$$-electron state of the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and the isostructural family

目時 直人; Aczel, A. A.*; 青木 大*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Griveau, J.-C.*; 萩原 雅人*; Hong, T.*; 芳賀 芳範; 池内 和彦*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011123_1 - 011123_6, 2020/03

希土類(4$$f$$)やアクチノイド(5$$f$$)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体$$f$$電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPd$$_5$$Al$$_2$$と関連物質の$$f$$電子状態について述べる。

論文

$$^{33}$$S nuclear magnetic resonance spectra of uranium disulfide $$beta$$-US$$_2$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 神戸 振作; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; Rosa, P. F. S.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Fisk, Z.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011169_1 - 011169_6, 2020/03

半金属から半導体へクロスオーバーを示すウラン二硫化物$$beta$$-US$$_2$$について、核スピン$$I=3/2$$をもつ$$^{33}$$S核核磁気共鳴(NMR)法を用いて研究を行った。$$^{33}$$S核は自然存在比0.76%しかないため、このNMR実験のために50%まで濃縮した単結晶を育成した。結晶$$c$$軸方向に外部磁場をかけて、$$beta$$-US$$_2$$における$$^{33}$$S核NMRスペクトルを得ることができ、サイト同定を行った。

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