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Nature of structural instabilities in superconducting Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$

金子 耕士; Cheung, Y. W.*; Hu, Y.*; 今井 正樹*; 谷奥 泰明*; 金川 響*; 村川 譲一*; 森山 広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011032_1 - 011032_6, 2020/03

A quantum critical point appears as a second-order phase transition which takes place at zero temperature. In contrast to heavy-fermion systems in which magnetism often plays a vital role, recent studies revealed that structural instabilities can drive a system to a quantum critical point as well. In quasi-skutterudite (Ca,Sr)$$_3T_4$$Sn$$_{13}$$ ($$T$$=Rh, Ir), Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ exhibits superconductivity around $$T_{rm sc}$$$${sim}$$5 K and a structural transition at $$T^*{simeq}$$147 K. Applying physical or chemical pressure on Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ suppresses $$T^*$$ rapidly, and a quasi-linear $$T$$ dependence of electrical resistivity, signature of non-Fermi liquid behavior, was observed where $$T^*$$ extrapolates to 0 K. The isomorphs (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ exhibits similar behavior, where the criticality can be reached by $$x{sim}$$0.9 without external pressure. Neutron scattering experiments in Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ evidences the second order nature of the structural transition at $$T^*$$ by the observation of a continuous evolution of superlattice peak below $$T^*$$ and a gradual increase of critical scattering upon approaching to $$T^*$$ by cooling. Increase of $$x$$ in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ toward the quantum critical point leads to the systematic variation of the critical exponents of the order parameter. In addition, this substitution induces the phonon softening around the M point towards zero energy revealed by inelastic X-ray scattering experiment. We will present systematic variations in both elastic and inelastic channels upon approaching to the quantum critical point.


Evidence of a structural quantum critical point in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ from a lattice dynamics study

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; 今井 正樹*; 谷奥 泰明*; 金川 響*; 村川 譲一*; 森山 広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; 吉村 一良*; et al.

Physical Review B, 98(16), p.161103_1 - 161103_5, 2018/10

 被引用回数:19 パーセンタイル:68.11(Materials Science, Multidisciplinary)

Approaching a quantum critical point has been an effective route to stabilize superconductivity. While the role of magnetic QCPs has been extensively discussed, similar exploration of a structural QCP is scarce. Using inelastic X-ray scattering, we examine the phonon spectrum of the nonmagnetic quasi-skutterudite (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$, which represents a precious system to explore the interplay between structural instabilities and superconductivity by tuning the Ca concentration x. We unambiguously detect the softening of phonon modes around the M point on cooling towards the structural transition. Intriguingly, at x = 0:85, the soft mode energy squared at the M point extrapolates to zero at -5.7 K, providing the first compelling microscopic evidence of a structural QCP in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$. The enhanced phonon density-of-states at low energy provides the essential ingredient for realizing strong-coupling superconductivity near the structural QCP.


Occupation sites and valence states of Co dopants in (La, Co)-codoped M-type Sr ferrite; $$^{57}$$Fe and $$^{59}$$Co nuclear magnetic resonance studies

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; 植田 浩明*; 谷奥 泰明*; 道岡 千城*; 吉村 一良*; 高尾 健太*; 下田 愛子*; et al.

Physical Review B, 98(6), p.064403_1 - 064403_10, 2018/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:46.95(Materials Science, Multidisciplinary)

La, Coを共置換した六方晶SrフェライトにおけるCo置換子の占有サイトと価数、スピン状態を$$^{57}$$Feと$$^{59}$$Co核磁気共鳴(NMR)法によって調べた。単結晶、多結晶試料のゼロ磁場、外部磁場NMRを測定した。フェリ磁性体M型Srフェライトには、上向きスピンをもつ$$12k$$, $$2a$$, $$2b$$,の3つのFeサイトと 下向きスピンの$$4f_1$$, $$4f_2$$の2つのFeサイトがある。NMRスペクトルの比較の結果、La$$^{3+}$$とCo$$^{2+}$$の電荷補償が効いて、大部分のCo$$^{2+}$$$$4f_1$$サイトに入っていて、未消失の小さな軌道磁気モーメントを有している一方、残りの少量Co$${2+}$$イオンは、大きな起動磁気モーメントを有し、$$12k$$, $$2a$$, $$4f_2$$の八面体サイトに分布していると考えられる。


Second-order structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子 耕士; 筒井 智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川 響*; 谷奥 泰明*; 今井 正樹*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04


 被引用回数:5 パーセンタイル:84.11

(Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ is a member of the substitution series (Ca$$_{x}$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at $$x_c$$ = 0.9. In the stoichiometric compound Sr$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, the structural transition at $$T^*$$ $$approx$$ 138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ (i.e. $$x$$ = 0.5, $$T^*$$ $$approx$$ 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around $$T^*$$, and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ remains second-order on approaching the quantum critical point.


NMR investigation of spin fluctuations in the itinerant-electron magnetic compound $${rm Sr}_{1-x}{rm Ca}_x{rm Co}_2{rm P}_2$$

今井 正樹; 道岡 千城*; 植田 浩明*; 吉村 一良*

Physical Review B, 95(5), p.054417_1 - 054414_7, 2017/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.78(Materials Science, Multidisciplinary)

$$^{31}$$P NMR測定を行い主に常磁性相$${rm Sr}_{1-x}{rm Ca}_x{rm Co}_2{rm P}_2$$ (0$$<x<$$0.5)の遍歴電子のメタ磁性転移とその磁気秩序相(0.7$$times$$1)を明らかにし、また周波数空間におけるスペクトル幅に対応するスピンゆらぎパラメータT0を見積もった。SrCo$$_{2}$$P$$_{2}$$は、層間P-P結合がない擬二次元的な潰れていない正方晶(ucT)格子であるが、CaCo$$_{2}$$P$$_{2}$$はP-P結合をあり3次元の的な潰れた正方晶(cT)格子の物質である。$$T_{0}$$の面内成分は、SrCo$$_{2}$$P$$_{2}$$の面外成分よりもはるかに大きい。$$x$$が0から0.5に増加すると、$$T_{0}$$の面内成分は、メタ磁性遷移場に比例して減少する。反強磁性cT相(0.7$$times$$1)では、常磁性ucT相(0$$times$$0.5)における挙動とは異なり、$$T_{0}$$は一定であり、スピン変動は等方性を示す。これらの結果は、擬二次元的結晶構造に起因する面内スピン変動がこの系の磁気転移に重要な役割を果たすことを示している。


Second-order structural transition in the superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Zhang, J. Z.*; Zhu, J. Y.*; Yu, W. C.*; Hu, Y. J.*; Wang, D. G.*; 大友 優香*; 岩佐 和晃*; 金子 耕士; 今井 正樹*; et al.

Physical Review B, 93(24), p.241112_1 - 241112_5, 2016/06


 被引用回数:14 パーセンタイル:55.56(Materials Science, Multidisciplinary)

The quasi-skutterudite superconductor La$$_3$$Co$$_4$$Sn$$_{13}$$ undergoes a phase transition at $$T^{*}$$ = 152 K. By measuring the temperature dependence of heat capacity, electrical resistivity, and the superlattice reflection intensity using X-ray, we explore the character of the phase transition at $$T^{*}$$. Our lattice dynamic calculations found imaginary phonon frequencies around the $$M$$ point, when the high temperature structure is used in the calculations, indicating that the structure is unstable at the zero temperature limit. The combined experimental and computational results establish that $$T^{*}$$ is associated with a second-order structural transition with $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) (or the $$M$$ point). Further electronic band structure calculations reveal Fermi surface sheets with low-curvature segments, which allow us to draw qualitative comparison with both Sr$$_3$$Ir$$_4$$Sn$$_{13}$$ and Sr$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ in which similar physics has been discussed recently.


Observation of the partial Fermi surface quenching in the noncentrosymmetric superconductor Mo$$_3$$Al$$_2$$C

小山 岳秀*; 尾崎 穣*; 上田 光一*; 水戸 毅*; 小原 孝夫*; 和氣 剛*; 田畑 吉計*; 道岡 千城*; 吉村 一良*; 鈴木 通人; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB008_1 - SB008_5, 2012/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.85(Physics, Multidisciplinary)



High-magnetic-field X-ray absorption and magnetic circular dichroism spectroscopy in the mixed-valent compound YbAgCu$$_4$$

中村 俊幸*; 松田 康弘*; Her, J.-L.*; 金道 浩一*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 鈴木 基寛*; Chen, B.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(11), p.114702_1 - 114702_11, 2012/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:57.76(Physics, Multidisciplinary)



Valence fluctuation in YbAgCu$$_4$$ at high Magnetic fields

松田 康弘*; 中村 俊幸*; Her, J.-L.*; 金道 浩一*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 鈴木 基寛*; Chen, B.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(1), p.015002_1 - 015002_2, 2012/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:57.76(Physics, Multidisciplinary)

YbAgCu$$_4$$の磁場誘起価数変化を35Tまでのパルス高磁場下で放射光X線吸収分光法から観測した。4.8KでのYbAgCu$$_4$$のYbの価数はメタ磁性転移で大きく増加することがわかった。55Tでの飽和価数は2.97と予想される。この値は、35Tでの$$Delta M/Delta v$$から評価した。また、この値は同様な化合物であるYbInCu$$_4$$の高温や高磁場でのYbの値とも一致する。この実験からは、理論から予測された通り、YbAgCu$$_4$$のメタ磁性転移は価数転移に由来するものであると結論する。


Partial gap opening on the Fermi surface of the noncentrosymmetric superconductor Mo$$_3$$Al$$_2$$C

小山 岳秀*; 尾崎 穣*; 上田 光一*; 水戸 毅*; 小原 孝夫*; 和気 剛*; 田畑 吉計*; 道岡 千城*; 吉村 一良*; 鈴木 通人; et al.

Physical Review B, 84(21), p.212501_1 - 212501_4, 2011/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:44.85(Materials Science, Multidisciplinary)



Magnetic excitations in infinite-layer antiferromagnetic insulator

富安 啓輔*; 陰山 洋*; Lee, C.*; Whangbo, M. H.*; 辻本 吉廣*; 吉村 一良*; Taylor, J. W.*; Llobet, A.*; Trouw, F.*; 加倉井 和久; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(3), p.034707_1 - 034707_4, 2010/03

 被引用回数:16 パーセンタイル:66.46(Physics, Multidisciplinary)

The magnetic excitations of an infinite-layer antiferromagnetic insulator SrFeO$$_{2}$$ were examined by powder inelastic neutron scattering to find dispersive magnetic excitations from 15meV up to 63 meV. The scattering intensity distribution is well described by a spin wave model, confirming that the out-of-plane direct Fe...Fe exchange is comparable in strength to the in-palne Fe-O-Fe superexchange. SrFeO$$_{2}$$ shows an additional magnetic excitation mode around 30meV, which is suggestive of an orbital magnon arising from small orbital moment on Fe$$^{2+}$$ brought about by spin-orbit coupling.


XMCD spectroscopy on valence fluctuating and heavy fermion compounds in very high magnetic fields up to 40 T

松田 康弘*; Her, J. L.*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; Ouyang, Z. W.*; 岡田 郷子*; 野尻 浩之*; 光田 暁弘*; 和田 裕文*; 吉村 一良*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012019_1 - 012019_6, 2009/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:85.37

$$L$$-edge X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and X-ray absorption spectra (XAS) in several rare-earth elements have been studied in pulsed high magnetic fields up to 40 T. XMCD spectrum of Eu in EuNi$$_2$$(Si$$_{0.18}$$Ge$$_{0.82}$$)$$_2$$ shows a characteristic two peak structure, reflecting the valence fluctuation. However, in YbInCu$$_4$$, it is found that the XMCD spectrum of Yb shows only a single peak. In contrast to XMCD, two absorption bands in XAS are observed in both compounds. The intensity ratio between the two absorption bands changes significantly with increasing magnetic field in these materials, suggesting the field-induced valence change. The high magnetic field XMCD and XAS measurements have also been conducted in an antiferromagnetic heavy fermion compound CeRh$$_2$$Si$$_2$$. The Ce valence is found to be nearly trivalent and insensitive to magnetic field. The XMCD at Ce $$L$$$$_{2}$$-edge increases rapidly around 26 T corresponding to the metamagnetic transition.


High-magnetic-field X-ray absorption spectroscopy of field-induced valence transition in YbInCu$$_4$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Journal of the Physical Society of Japan, 76(3), p.034702_1 - 034702_6, 2007/03

 被引用回数:54 パーセンタイル:86.36(Physics, Multidisciplinary)

YbInCu$$_4$$の磁場誘起価数転移を41Tまでの磁場下におけるYbの$$L_{rm III}$$吸収端のX線吸収分光法で研究した。磁場誘起価数転移は吸収スペクトルの大きな変化として明確に観測された。Ybの価数の低温での磁場依存性が初めて直接決定された。メタ磁性転移の上の価数はYb$$^{2.96+}$$と高温相の値にまで回復することがわかった。価数の変化も磁場-温度平面上で$$0<B<41$$T, $$5<T<50$$Kの範囲で求められた。


Photoemission spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy studies of the superconducting pyrochlore oxide Cd$$_{2}$$Re$$_{2}$$O$$_{7}$$

入澤 明典*; 東谷 篤志*; 笠井 修一*; 笹林 武久*; 重本 明彦*; 関山 明*; 今田 真*; 菅 滋正*; 酒井 宏典; 大野 浩之*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(9), p.094701_1 - 094701_5, 2006/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:41.98(Physics, Multidisciplinary)



Spin gap in Tl$$_2$$Ru$$_2$$O$$_7$$ and the possible formation of Haldane chains in three-dimensional crystals

Lee, S.*; Park, J.-G.*; Adroja, D. T.*; Khomskii, D.*; Streltsov, S.*; McEwen, K. A.*; 酒井 宏典; 吉村 一良*; Anisimov, V. I.*; 森 大輔*; et al.

Nature Materials, 5(6), p.471 - 476, 2006/06

 被引用回数:105 パーセンタイル:94.39(Chemistry, Physical)



High field X-ray diffraction study on a magnetic-field-induced valence transition in YbInCu$$_4$$

松田 康弘*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 村田 悠人*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(2), p.024710_1 - 024710_5, 2006/02

 被引用回数:39 パーセンタイル:81.49(Physics, Multidisciplinary)



X-ray diffraction experiments under pulsed magnetic fields above 30T

稲見 俊哉; 大和田 謙二; 松田 康弘*; 上田 勇治*; 野尻 浩之*; 村上 洋一*; 有馬 孝尚*; 太田 寛人*; Zhang, W.*; 吉村 一良*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 238(1-4), p.233 - 236, 2005/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:52.97(Instruments & Instrumentation)



Decrease in $$^{111}$$Cd knight shift in superconducting Cd$$_{2}$$Re$$_{2}$$O$$_{7}$$; Evidence for spin-singlet pairing

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 北川 健太郎*; 村川 寛*; 石田 憲二*; 大野 浩之*; 加藤 将樹*; 吉村 一良*; Walstedt, R. E.

Journal of the Physical Society of Japan, 73(11), p.2940 - 2943, 2004/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.38(Physics, Multidisciplinary)



Synthesis and physical properties of pyrochlore iridium oxides Pb$$_{2-x}$$Ca$$_{x}$$Ir$$_{2}$$O$$_{7-y}$$

酒井 宏典; 大野 浩之*; 大場 紀章*; 加藤 将樹*; 吉村 一良*

Physica B; Condensed Matter, 329-333(2), p.1038 - 1039, 2003/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:26.99(Physics, Condensed Matter)



Systematic evolution of the Kondo peak in YbCu$$_{5-x}$$Ag$$_{x}$$

岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 藤森 淳; 辻井 直人*; 吉村 一良*

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1019 - 1022, 2003/02

YbCu$$_{4}$$M化合物(M=Ag, Au, Pd, etc.)はAuBe$$_{5}$$型結晶構造を持ち、M元素の違いにより多様な物性を示すことから興味が持たれている物質である。この内YbCu$$_{4}$$Agは典型的な高密度近藤系の性質を示すが、その固溶体YbCu$$_{5-x}$$Ag$$_{x}$$はxが0.125から1の範囲でAuBe$$_{5}$$型構造を持つ結晶が生成され、全て高密度近藤系の性質を示す。組成比xが減少するにしたがって近藤効果の特性温度は系統的に減少していく。本研究は高分解能光電子分光実験により組成比xの変化に応じた電子状態の変化を調べたものである。実験の結果、フェルミ準位近傍にこの物質の重い電子系的ふるまいと対応する近藤ピークを観察し、これが組成比xの減少とともに強度が減少し、かつピーク位置がフェルミ準位に近づいていくことを明らかにした。

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