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論文

Feedback of superconductivity on the magnetic excitation spectrum of UTe$$_{2}$$

Raymond, S.*; Knafo, W.*; Knebel, G.*; 金子 耕士; Brison, J.-P.*; Flouquet, J.*; 青木 大*; Lapertot, G.*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(11), p.113706_1 - 113706_5, 2021/11

We investigate the spin dynamics in the superconducting phase of UTe$$_2$$ by triple-axis inelastic neutron scattering on a single crystal sample. At the wave-vector $$k_1$$ = (0, 0.57, 0), where the normal state antiferromagnetic correlations are peaked, a modification of the excitation spectrum is evidenced, on crossing the superconducting transition, with a reduction of the relaxation rate together with the development of an inelastic peak at $${Omega} approx$$ 1 meV. The low dimensional nature and the a-axis polarization of the fluctuations, that characterise the normal state, are essentially maintained below Tsc. The high ratio of $${Omega}$$ $$k_{rm B}$$$$T$$$$_{sc}$$ $$approx$$ 7.2 contrasts with the most common behaviour in heavy fermion superconductors.

論文

Low-dimensional antiferromagnetic fluctuations in the heavy-fermion paramagnetic ladder compound UTe$$_{2}$$

Knafo, W.*; Knebel, G.*; Steffens, P.*; 金子 耕士; Rosuel, A.*; Brison, J.-P.*; Flouquet, J.*; 青木 大*; Lapertot, G.*; Raymond, S.*

Physical Review B, 104(10), p.L100409_1 - L100409_6, 2021/09

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

Inelastic-neutron-scattering measurements were performed on a single crystal of the heavy-fermion paramagnet UTe$$_{2}$$ above its superconducting temperature. We confirm the presence of antiferromagnetic fluctuations with the incommensurate wave-vector $${bf K}_{1}$$ = (0, 0.57, 0). A quasielastic signal is found, whose momentum-transfer dependence is compatible with fluctuations of magnetic moments $$mu$$ $$||$$ ${bf a}$, with a sine-wave modulation of wave-vector $${bf K}_{1}$$ and in-phase moments on the nearest U atoms. Low dimensionality of the magnetic fluctuations, consequence of the ladder structure, is indicated by weak correlations along the direction ${bf c}$. These results constitute constraints for models of magnetically-mediated superconductivity in UTe$$_{2}$$.

論文

Field-induced order in heavy-fermion compound YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$

金子 耕士; Raymond, S.*; Ressouche, E.*; Lapertot, G.*; 竹内 徹也*; 広瀬 雄介*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011061_1 - 011061_5, 2014/06

YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$ has a heavy-fermion ground state with an enormously large Sommerfeld coefficient of 8 J/molK$$^2$$, and that is sensitive to external fields. Whereas pressure induces antiferromagnetic order, magnetic field induces metamagnetic transitions around 0.5 T, and new ordered state appears above 6 T for $$B{parallel}{langle}111{rangle}$$. In order to get insights into electronic states and its magnetic field response, neutron scattering experiments on single crystalline samples were carried. In a field-induced phase, magnetic reflections were successfully observed, which has a different propagation vector to that of pressure induced phase. Inelastic neutron scattering probes a crystal-field excitation at a low excitation energy which overlaps to quasielastic response. The results suggest degenerated energy scale, and that leads to variety of external response in YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$.

論文

Magnetic-field-enhanced aniferromagnetism in the noncentrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_3$$Si

金子 耕士; Stockert, O.*; F${aa}$k, B.*; Raymond, S.*; Skoulatos, M.*; 竹内 徹也*; 大貫 惇睦*

Physical Review B, 89(24), p.241105_1 - 241105_5, 2014/06

AA2014-0242.pdf:0.39MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.56(Materials Science, Multidisciplinary)

The effect of magnetic field on the static and dynamic spin correlations in the non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_3$$Si was investigated by neutron scattering. The application of a magnetic field B increases the antiferromagnetic (AFM) peak intensity. This increase depends strongly on the field direction: for $$B{parallel}c$$ the intensity increases by a factor of 4.6 at a field of 6.6T, which corresponds to more than a doubling of the AFM moment, while the moment increases by only 10% for $$B{parallel}a$$ at 5T. This is in strong contrast to the inelastic response near the antiferromagnetic ordering vector, where no marked field variations are observed for $$B{parallel}c$$ up to 3.8T. The results reveal that the AFM state in CePt$$_3$$Si, which coexists with superconductivity, is distinctly different from other unconventional superconductors.

論文

Evidence for three fluctuation channels in the spin resonance of the unconventional superconductor CeCoIn$$_5$$

Raymond, S.*; 金子 耕士; Hiess, A.*; Steffens, P.*; Lapertot, G.*

Physical Review Letters, 109(23), p.237210_1 - 237210_5, 2012/12

 被引用回数:17 パーセンタイル:70.21(Physics, Multidisciplinary)

Polarized inelastic neutron scattering under magnetic field is used to get a microscopic insight into the spin resonance of the heavy fermion superconductor CeCoIn$$_5$$. The resonance lineshape is found to depend on the neutron polarization: Some of the spectral weight is common to the two polarization channels while the remaining part is distributed equally between them. This is evidence for the spin resonance being a degenerate mode with three fluctuation channels: A Zeeman split contribution and an additional longitudinal mode.

論文

Probing the Coulomb interaction of PuCoGa$$_5$$ by phonon spectroscopy

Raymond, S.*; Piekarz, P.*; Sanchez, J. P.*; Serrano, J.*; Kirsch, M.*; Detlefs, B.*; Rebizant, J.*; 目時 直人; 金子 耕士; Jochym, P. T.*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 444-445, p.104 - 108, 2007/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:23.28(Chemistry, Physical)

重い電子系超伝導体PuCoGa$$_5$$について、X線非弾性散乱から室温でのフォノンの分散関係を測定した。実験結果は、5f電子間のクーロン相互作用を3eVとした理論計算と良い一致を示していることを明らかにした。これは、この物質において5$$f$$電子が部分的に局在していることを示唆している。UCoGa$$_5$$におけるフォノン分散関係との比較から、UCoGa$$_5$$は完全にf電子が遍歴したモデルによりよく記述されることを明らかにした。

論文

Inelastic neutron scattering study on low-energy excitations of the heavy-fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 金子 耕士; 目時 直人; Raymond, S.*; M$'e$asson, M.-A.*; Flouquet, J.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 385-386(Part 1), p.82 - 84, 2006/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.82(Physics, Condensed Matter)

重い電子系超伝導体PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における低エネルギー磁気励起を調べる目的で、中性子非弾性散乱実験を行った。観測された磁気励起は、磁場誘起反強四極子秩序の秩序波数であるQ=(1,0,0)で明瞭なソフト化を示し、かつその強度はゾーンセンターと比べて弱いことを明らかにした。この結果は、これらの励起スペクトルの振舞いが、非磁性の四極子相互作用に起因していることを示している。さらに、励起スペクトルの線幅が超伝導転移以下で狭くなることから、励起子と超伝導の間に強い相関があると考えられる。

論文

Probing the coulomb interaction of the unconventional superconductor PuCoGa$$_5$$ by phonon spectroscopy

Raymond, S.*; Piekarz, P.*; Sanchez, J. P.*; Serrano, J.*; Kirsch, M.*; Janousova, B.*; Rebizant, J.*; 目時 直人; 金子 耕士; Jochym, P. T.*; et al.

Physical Review Letters, 96(23), p.237003_1 - 237003_4, 2006/06

 被引用回数:25 パーセンタイル:75.13(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体について、線非弾性散乱から室温でのフォノンの分散関係を測定した。実験結果は、電子間のクーロン相互作用U$${simeq}$$3eVを考慮にいれて行った理論計算と良い一致を示していることを明らかにした。

論文

Phonons in UCoGa$$_{5}$$

目時 直人; 金子 耕士; Raymond, S.*; Sanchez, J. P.*; Piekarz, P.*; Parlinski, K.*; Ole$'s$, A. M.*; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; et al.

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1003 - 1004, 2006/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:51.34(Physics, Condensed Matter)

UCoGa$$_{5}$$の中性子散乱を用いた低エネルギー音響格子振動の研究結果と、第一原理の計算結果との比較について報告する。UCoGa$$_{5}$$については、多くの対称な軸上で明瞭な音響フォノンと一部の光学フォノンが観察された。第一原理計算との一致はだいたい良好であるが、M点におけるフォノン分散のソフトニングが室温では観察されなかった。低温の結果も含めて報告する。

論文

Direct observation of quadrupolar excitons in the heavy-fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_12$$

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 金子 耕士; 目時 直人; Raymond, S.*; M$'e$asson, M.-A.*; Flouquet, J.*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; et al.

Physical Review Letters, 95(10), p.107003_1 - 107003_4, 2005/09

 被引用回数:91 パーセンタイル:92.46(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における低エネルギー磁気励起を調べる目的で、中性子非弾性散乱実験を行った。観測された磁気励起は、磁場誘起反強四極子秩序の秩序波数である$$Q$$=(1,0,0)で明瞭なソフト化を示し、かつその強度はゾーンセンターと比べて弱いことを明らかにした。この結果は、これらの励起スペクトルの振舞いが、非磁性の四極子相互作用に起因していることを示している。さらに、励起スペクトルの線幅が超伝導転移以下で狭くなることから、励起子と超伝導の間に強い相関があると考えられる。

論文

Magnetic excitations in the heavy-fermion superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$

Raymond, S.*; Flouquet, J.*; 桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 正史*; 金子 耕士; 目時 直人; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.898 - 900, 2005/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:12.3(Physics, Condensed Matter)

単結晶試料を用いた中性子非弾性散乱実験により、重い電子系超伝導体PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$における低エネルギー磁気励起を測定した。粉末試料を用いた測定で、0.7meVに観測された結晶場励起は、反強四極子秩序波数にあたるゾーンセンターで、0.5meVと極小値を取ることを見いだした。また、磁場下での結晶場励起の観測から、基底状態が一重項であることを明らかにした。

論文

Polarization dependence of spin excitations in BaCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$

Zheludev, A.*; Raymond, S.*; Regnault, L.-P.*; Essler, F. H. L.*; 加倉井 和久; 増田 隆嗣*; 内野倉 國光*

Physical Review B, 67(13), p.134406_1 - 134406_10, 2003/04

 被引用回数:20 パーセンタイル:68.29(Materials Science, Multidisciplinary)

典型的なS=1/2ハイゼンベルグ擬一次元系BaCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{7}$$における磁気励起の偏極依存性を波数とエネルギーの関数として測定した。その横揺らぎの成分は平均場の近似の理論結果と良い一致を示すが、縦揺らぎの成分に関しては平均場の近似では実験結果を説明できないことが明らかになった。その理由は平均場の近似では考慮されていない高次の相関効果のためと推測される。

口頭

ATGa$$_{5}$$(A:U, Pu)のフォノン

目時 直人; 金子 耕士; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; Raymond, S.*; Piekarz, P.*; Sanchez, J. P.*; Serrano, J.*; et al.

no journal, , 

PuCoGa$$_{5}$$及びUCoGa$$_{5}$$のフォノンを放射光及び中性子非弾性散乱によって測定し、その分散関係を幾つかの対称軸上で決定した。PuCoGa$$_{5}$$のフォノンのエネルギーはUCoGa$$_{5}$$に比較して若干小さく、この結果はクーロン反発Uを仮定した第一原理計算によって説明できることがわかった。すなわちPu化合物ではU=3eVの計算がよく実験を説明し、U化合物ではU=OeVが良い。これはこれらの化合物の帯磁率の温度依存性と矛盾しない。

口頭

Magnetic excitations in the unconventional superconductor PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$

Raymond, S.*; 桑原 慶太郎*; 金子 耕士

no journal, , 

PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ is a Heavy Fermion (HF) superconductor ($$T_c$$= 1.85 K) that recently attracted a lot of attention due to the realization of strong interplay between electronic, multipolar and lattice properties and the related different possible mechanisms of electron pairing. Above 4 T, a Field Induced Ordered Phase (FIOP) occurs with a primar quadrupolar order parameter. The occurrence of an ordered phase in the vicinity of the superconducting pocket of the (H-T) phase diagram leads to the suggestion that quadrupolar fluctuations participate in the pairing by analogy with the scenario of magnetic mediated pairing for the Ce and U HF compounds. The observed magnetic excitation clearly softens at the wave-vector $$Q$$ = (1, 0, 0), which is the same as the modulation vector of the FIOP and its intensity is smaller than that around the zone center. This results directly evidences that this excitonic behavior is derived mainly from non-magnetic quadrupolar interactions.

口頭

Effect of magnetic field on magnetic excitation in heavy-fermion superconductors probed via neutron scattering

金子 耕士; Raymond, S.*; Hiess, A.*; F${aa}$k, B.*; Steffens, P.*; Lapertot, G.*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

no journal, , 

An interplay between magnetism and superconductivity is one of the main research subjects in the field of strongly correlated electron systems. Magnetic excitation of heavy-fermion superconductor CeCoIn$$_{5}$$ (CCI5), which has the highest $$T_{rm sc}$$ of 2.3 K among the Ce-based heavy-fermion superconductors, exhibits distinct change; a quasielastic magnetic response above $$T_{rm sc}$$ turns into spin resonance below $$T_{rm sc}$$. Contrasting behaviour was obtained in non-centrosymmetric heavy-fermion superconductor CePt$$_3$$Si (CP3S) with $$T_{rm N}$$ = 2.2 K and $$T_{rm sc}{sim}$$ 0.5 K. In CP3S, identical magnetic excitation spectra have been observed below and above $$T_{rm sc}$$. Instead, an external magnetic field induces a drastic enhancement of the antiferromagnetic moment. We will show our latest results on neutron scattering study under magnetic field to get insights into the nature of resonance in CCI5, and the origin of the antiferromagnetic moment enhancement in CP3S.

口頭

重い電子系超伝導体CeCoIn$$_5$$におけるカイラリティを持つスピンレゾナンス

Raymond, S.*; 金子 耕士; Hiess, A.*; Steffens, P.*; Lapertot, G.*

no journal, , 

"スピンレゾナンス"は、銅酸化物や、鉄系、そして重い電子系などの非従来型超伝導体に共通して観測される磁気励起で、超伝導ギャップ$$delta$$が符号を変える波数において、$${Omega}_{res}$$/2$${Delta}{sim}$$0.64となるエネルギーに観測される。その起源についての共通した理解はまだ得られていない一方、レゾナンスピークは、超伝導の対称性や性質についての知見をもたらすことから、重要な応答である。重い電子系超伝導体では、UPd$$_2$$Al$$_3$$, CeCu$$_2$$Si$$_2$$, CeCoIn$$_5$$において、スピンレゾナンスが観測されている。今回、Ce系重い電子系超伝導体で最も高い$$T_{sc}$$=2.3Kを示すCeCoIn$$_5$$を対象として、磁場下での偏極非弾性散乱実験を行い、その詳細を調べた。その結果、CeCoIn$$_5$$におけるスピンレゾナンスは縮退したモードであり、磁場によりゼーマン分裂を示すことを明らかにした。さらに片側偏極の解析結果から、分裂したピークは、各々のカイラリティを持つ2成分に加え、カイラリティを持たない1成分、合わせて3成分からなることを見いだした。これらの事実は、今後の理論研究を進めるうえで、重要な制約として機能することが期待される。

口頭

重い電子系超伝導体CeCoIn$$_5$$におけるカイラリティを持つスピンレゾナンス

Raymond, S.*; 金子 耕士; Hiess, A.*; Steffens, P.*; Lapertot, G.*

no journal, , 

銅酸化物や重い電子系など、非従来型超伝導体に共通して観測されるスピンレゾナンスは、その起源について統一した理解は得られていない一方、超伝導の対称性や性質についての知見をもたらすことから、重要な応答である。重い電子系超伝導体のうち、今回、Ce系重い電子系超伝導体でもっとも高い$$T_{rm sc}$$を示すCeCoIn$$_5$$を対象として、磁場下での偏極非弾性散乱実験を行い、その詳細を調べた。その結果、入射偏極状態に依存して、スペクトルが大きく変化していることを見いだした。片側偏極の解析結果から、レゾナンスピークが磁場によりゼーマン分裂を示すこと、さらに分裂したピークは、各々のカイラリティを持つ2成分に加え、カイラリティを持たない1成分、合わせて3成分からなることを見いだした。これらの事実は、CeCoIn$$_5$$における強い常磁性効果の存在とともに、スピンレゾナンスが縮退したモードであることを示している。

口頭

Presence of chiral character in the spin resonance of the unconventional superconductor CeCoIn$$_5$$

Raymond, S.*; 金子 耕士; Hiess, A.*; Steffens, P.*; Lapertot, G.*

no journal, , 

In various unconventional superconductors, there exists characteristic magnetic response so-called "spin resonance". This mode is observed in inelastic neutron scattering below the superconducting transition temperature Tc at the wave vector for which the superconducting gap changes sign and at an energy $${Omega}_{rm res}/2{Delta}{sim}$$ 0.64. In order to get microscopic insights into the spin resonance, the heavy-fermion superconductor CeCoIn$$_5$$ was investigated via polarized inelastic neutron scattering under a magnetic field. We found that the spin resonance at 0.6 meV at zero field splits under magnetic fields. The magnetic excitation under the field is characterized as two Zeeman split peaks with a chiral nature, and an additional non-chiral contribution that appears at the same energy as the lower mode of the Zeeman split peaks. This observation evidences that the spin resonance in CeCoIn$$_5$$ is a degenerated mode, which has three fluctuation channels under magnetic field.

口頭

重い電子系化合物YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$で実現する新奇な磁場誘起秩序

金子 耕士; Raymond, S.*; Ressouche, E.*; Lapertot, G.*; 竹内 徹也*; 広瀬 雄介*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦

no journal, , 

同一結晶構造のもとで現れる多様な物性は、系統的な理解を可能にする、魅力的な研究対象である。スクッテルダイトに続き、新たに1-2-20で表される立方晶$$AT_2X_{20}$$において、超伝導や軌道秩序など多彩な物性の発現が明らかとなる中、Ybで構成される6つの化合物Yb$$T_2$$Zn$$_{20}$$ ($$T$$: Fe, Co, Ru, Rh, Os, Ir)は、全て重い電子状態を示す。中でもYbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$は、電子比熱係数が8J/mol K$$^2$$を超える、極めて重い電子状態を基底に持つことから、常圧で既に臨界点近傍に位置していると考えられる。実際、加圧により反強磁性秩序が現れる他、磁場では約0.6Tの弱磁場でのメタ磁性転移や、急激な有効質量の減少に加え、$${langle}111{rangle}$$方向に印加した場合にのみ、新たな秩序状態の実現が見出された。今回、大型単結晶を用いた磁場中中性子回折実験により、圧力誘起相の秩序波数とは異なる位置に、特徴的な磁気応答が現れることを見出した。本発表では、観測されたパターンと共に、考えられる磁場誘起秩序相の秩序変数について報告する。

口頭

重い電子系化合物YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$で実現する新奇な磁場誘起秩序

金子 耕士; Raymond, S.*; Ressouche, E.*; 椎名 亮輔*; 竹内 徹也*; 広瀬 雄介*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦; Lapertot, G.*

no journal, , 

同一結晶構造のもとで現れる多様な物性は、系統的な理解を可能にする、魅力的な研究対象である。スクッテルダイトに続き、新たに1-2-20で表される立方晶$$AT_2X_{20}$$において、超伝導や軌道秩序など多彩な物性の発現が明らかとなる中、Ybで構成される6つの化合物Yb$$T_2$$Zn$$_{20}$$ ($$T$$: Fe, Co, Ru, Rh, Os, Ir)は、全て重い電子状態を示す。中でもYbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$は、電子比熱係数が8J/mol K$$^2$$を超える、極めて重い電子状態を基底に持つことから、常圧で既に臨界点近傍に位置していると考えられる。実際、加圧により反強磁性秩序が現れる他、磁場では約0.6Tの弱磁場でのメタ磁性転移や、急激な有効質量の減少に加え、$${langle}111{rangle}$$方向に印加した場合にのみ、新たな秩序状態の実現が見出された。今回、大型単結晶を用いた磁場中中性子回折実験により、圧力誘起相の秩序波数とは異なる位置に、特徴的な磁気応答が現れることを見出した。本発表では、観測されたパターンと共に、考えられる磁場誘起秩序相の秩序変数について報告する。

口頭

New neutron scattering results on the spin dynamics in UNi$$_2$$Al$$_3$$ and UPd$$_2$$Al$$_3$$

Scheneidewind, A.*; Hiess, A.*; Stockert, O.*; 阿曽 尚文*; 佐藤 憲昭*; Raymond, S.*; 金子 耕士; Blackburn, E.*; Steffens, P.*; Lander, G. H.*

no journal, , 

Inelastic neutron scattering (INS) has been of particular importance in studying the interrelation of magnetism and superconductivity by determining the momentum- and energy-dependent microscopic spin dynamics in both the normal and superconducting state. In this context, we recently revisited the spin dynamics in the iso-structural magnetic superconductors UPd$$_2$$Al$$_3$$ ($$T_c$$ = 2K) and UNi$$_2$$Al$$_3$$ ($$T_c$$ = 1K). The magnetic order in UPd$$_2$$Al$$_3$$ is commensurate with $$Q_0$$ = (0, 0, 0.5), but incommensurate in UNi$$_2$$Al$$_3$$ with $$Q^*$$ = (0.39, 0, 0.5). We here present new INS results on the normal state spin dynamics of UNi$$_2$$Al$$_3$$ in high resolution TAS mode as well as with the FlatCone set-up, and the influence of magnetic field on the spin dynamics in the superconducting state in UPd$$_2$$Al$$_3$$ with a half-polarized setup.

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