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論文

High-field phase diagram of the heavy-fermion metal CeIn$$_3$$; Pulsed-field NMR study on single crystals up to 56 T

徳永 陽; Orlova, A.*; Bruyant, N.*; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 比嘉 野乃花; et al.

Physical Review B, 99(8), p.085142_1 - 085142_5, 2019/02

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

CeIn$$_3$$は正方晶の結晶構造を持ち、圧力下で反強磁性秩序が抑えられ、同時にその近傍で超伝導が出現する代表的な重い電子系超伝導体の一つである。本研究ではパルス強磁場NMRを用いて、強磁場下で出現する磁場誘起量子臨界点近傍の電子状態の微視的研究を行った。その結果、45テスラ以上の磁場領域においても基本的な磁気構造には変化がないことが微視的観点から初めて確認された。

論文

Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09

AA2018-0352.pdf:1.16MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

Evidence for momentum-dependent heavy fermionic electronic structures; Soft X-ray ARPES for the superconductor CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state

中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 藤原 秀紀*; 森 健雄*; 鶴田 篤史*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; et al.

Physical Review B, 97(11), p.115160_1 - 115160_7, 2018/03

AA2018-0003.pdf:1.65MB

 被引用回数:1 パーセンタイル:59.26(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4${it f}$-based strongly correlated system CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy. A comparison between the experimental three-dimensional quasiparticle dispersion of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ has revealed that heavy fermionic electronic structures are seen in the region surrounding at a specific momentum. Furthermore, the wave vectors between the observed "heavy spots" are consistent with a result of neutron scattering reflecting magnetic correlations, which could be a trigger of the superconductivity in CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$.

論文

Josephson effect and point-contact spectroscopy studies of the anomaly observed in the superconducting state of the heavy-fermion compound UBe$$_{13}$$

郷地 順; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.094714_1 - 094714_5, 2015/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.9(Physics, Multidisciplinary)

A heavy Fermion compound UBe$$_{13}$$ shows superconductivity below 0.9 K. Earlier study detected an anomaly at 0.7 K deep within the superconducting phase, which was attributed to an additional magnetic phase transition. In this paper, Josephson effect and point-contact spectroscopy have been used to investigate the anomaly in detail. The increase of the Josephson critical current and a continuous drop of the zero-bias conductivity below 0.7 K strongly suggest an enhancement of superconducting order parameter rather than magnetic effects.

論文

Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu$$_2$$Si$$_2$$

山下 卓也*; 下山 祐介*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 住吉 浩明*; 藤本 聡*; Levchenko, A.*; 芝内 孝禎*; et al.

Nature Physics, 11(1), p.17 - 20, 2015/01

 被引用回数:28 パーセンタイル:8.97(Physics, Multidisciplinary)

Observation of a colossal Nernst signal is reported. URu$$_2$$Si$$_2$$ is known as a heavy fermion superconductor. The superconductivity coexists with the so-called hidden-order phase. The Nernst coefficient is enhanced by as large as million times over the theoretically expected value within the standard framework of superconducting fluctuations. Moreover, contrary to the conventional wisdom, the enhancement is more significant with the reduction of the impurity scattering rate. This anomalous Nernst effect intimately reflects the highly unusual superconducting state in URu$$_2$$Si$$_2$$.

論文

Josephson effect between UPt$$_3$$ and conventional superconductors under pressure

郷地 順*; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011067_1 - 011067_6, 2014/06

The Josephson critical current $$I_{rm c}$$ between a single crystal UPt$$_3$$ and conventional superconductors has been measured under pressure. The observation of $$I_{rm c}$$ well above the critical pressure 0.25 GPa, together with a Fraunhofer-like pattern in the magnetic field modulation of $$I_{rm c}$$ indicates that the Josephson effect is allowed in the superconducting state of UPt$$_3$$.

論文

Magnetism and superconductivity in CePt$$_3$$Si probed by muon spin relaxation

髭本 亘; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 大貫 惇睦; 幸田 章宏*; Saha, S. R.*; 大石 一城; 門野 良典*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.180 - 182, 2006/08

ミュオンスピン回転,緩和法を用いて調べた多結晶CePt$$_3$$Siの磁性,磁場侵入長及びナイトシフト測定の結果について報告する。ゼロ磁場中では試料の全体積において磁性が観測された。また17kOeにおいて20mKまでの範囲で測定したミュオンナイトシフトでは3つの異なるナイトシフトが観測された。この結果に基づいた超伝導電子対の対称性についての議論を行う。

論文

Thermodynamics Investigation on pressure-induced superconductor CeNiGe$$_3$$ by ac calorimetry

立岩 尚之; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟; 中島 美帆*; Thamizhavel, A.*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.174 - 176, 2006/08

われわれは重い電子系圧力誘起超伝導物質の研究を熱電対を用いた高圧下交流比熱測定を通して行ってきた。この手法では高精度の測定が可能であり、超伝導転移温度などが精密に決定することができる。本会議では、CePt$$_3$$Si, CeNiGe$$_3$$, UIrなどの圧力誘起超伝導物質についてわれわれの最近の研究結果を報告する。研究の結果得られた圧力相図を示し、これらの物質の磁性と超伝導の関係について議論する。

論文

Direct observation of a quasiparticle band in CeIrIn$$_5$$; An Angle-resolved photoemission spectroscopy study

藤森 伸一; 藤森 淳; 島田 賢也*; 成村 孝正*; 小林 健一*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 播磨 尚朝*; 宍戸 寛明*; 池田 修悟; et al.

Physical Review B, 73(22), p.224517_1 - 224517_5, 2006/06

 被引用回数:33 パーセンタイル:20.24(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体CeIrIn$$_5$$に対して、高分解能4$$d$$-4$$f$$共鳴角度分解光電子分光を行った。Ce 4$$f$$共鳴スペクトルには、約30meVの分散を持つ準粒子バンドが観測された。この結果は、この化合物において、Ce 4$$f$$電子は局在した成分がほとんど支配的であるものの、小さな遍歴成分が存在し、この成分が超伝導を担っていることを示している。

論文

Anomalous magnetic correlations in heavy fermion Pauli paramagnet UIr$$_3$$B$$_2$$; $$^{11}$$B NMR study

藤本 達也; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.997 - 998, 2006/05

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

UIr$$_3$$B$$_2$$の電子相関を明らかにするため、われわれは純良単結晶を用いた$$^{11}$$B原子核のFourier変換NMRを行った。Knightシフト及び核スピン-格子緩和時間の解析から、$$T^{*} simeq 50$$K以上の温度領域で強磁性相関が発達していることを明らかにした。また、$$T^{*}$$以下の温度になると、磁気ダイナミックスの様相が変化し、高温で見られた強磁性相関が抑制される一方で反強磁性相関が新たに出現することがわかった。基底状態における強磁性相関と反強磁性相関の共存を説明するために、われわれは結晶構造の特異性に由来する1次元f電子物性の可能性を提案した。

論文

Soft X-ray synchrotron radiation photoemission study on uranium compounds

藤森 伸一; 寺井 恒太; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 村松 康司; 藤森 淳; 山上 浩志*; 池田 修悟; 松田 達磨; et al.

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.995 - 996, 2006/05

現在、その高いバルク敏感性から、軟X線を用いた光電子分光実験が注目を集めている。われわれはSPring-8からの軟X線放射光を用いてウラン化合物に対する放射光光電子分光実験を行った。遍歴的なウラン化合物UFeGa$$_5$$とUSb$$_2$$のバンド構造及びフェルミ面の導出を行い、バンド計算との比較を行った。また、重い電子系化合物UPd$$_2$$Al$$_3$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$に対する実験も行った。UPd$$_2$$Al$$_3$$では、U 5$$f$$電子状態の温度変化が観測された。

論文

Magnetic structure and crystal field excitation in heavy fermion superconductor CePt$$_{3}$$Si

目時 直人; 金子 耕士; 松田 達磨; Galatanu, A.; 竹内 徹也*; 橋本 信*; 植田 泰輝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦*; Bernhoeft, N.*

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.383 - 385, 2005/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.64(Physics, Condensed Matter)

反強磁性と超伝導の共存が期待される重い電子系超伝導体CePt$$_{3}$$Siの中性子散乱による研究を行った。c面に平行かつ強磁性的に配列したCeの磁気モーメントがc軸方向に反強磁性的に積層した磁気構造を示すことを明らかにした。磁気モーメントは0.3$$mu$$$$_{B}$$と近藤効果のためかなり縮んでいる。この磁気構造はスピン一重項及び三重項状態が共存しているとする主張と矛盾しない。1.4meV及び24meVに明確な結晶場励起を観察し、この物質が4f電子の局存的性格と重い電子系超伝導が共存する非常に興味深い系であることを明らかにした。帯磁率の異方性と合わせて考えると、結晶場順位は$$Gamma$$$$_{7}$$基底状態,$$Gamma$$$$_{6}$$, $$Gamma$$$$_{7}$$が第一及び第二励起状態であると決定された。このうち基底状態を第一励起状態は立方晶$$Gamma$$$$_{8}$$四重項が弱い正方晶対称性によって1.4meVとわずかに分裂したと理解される。

論文

Magnetic structure and the crystal field excitation in heavy-fermion antiferromagnetic superconductor CePt$$_{3}$$Si

目時 直人; 金子 耕士; 松田 達磨; Galatanu, A.; 竹内 徹也*; 橋本 信*; 植田 泰輝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦; Bernhoeft, N.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 16(15), p.L207 - L212, 2004/04

 被引用回数:87 パーセンタイル:5.46(Physics, Condensed Matter)

反強磁性と超伝導の共存が期待される重い電子系超伝導体CePt$$_{3}$$Siの中性子散乱による研究を行った。${it c}$面に平行かつ強磁性的に配列したCeの磁気モーメントが${it c}$軸方向に反強磁性的に積層した磁気構造を示すことを明らかにした。磁気モーメントは0.3$$mu$$$$_{B}$$と近藤効果のためかなり縮んでいる。この磁気構造はスピン一重項及び三重項状態が共存しているとする主張と矛盾しない。1.4meV及び24meVに明確な結晶場励起を観察し、この物質が4f電子の局存的性格と、重い電子系超伝導が共存する非常に興味深い系であることを明らかにした。帯磁率の異方性と合わせて考えると、結晶場準位は$$Gamma$$$$_{7}$$基底状態,$$Gamma$$$$_{6}$$, $$Gamma$$$$_{7}$$が第一及び第二励起状態であると決定された。このうち基底状態と第一励起状態は立方晶$$Gamma$$$$_{8}$$四重項が弱い正方晶対称性によって1.4meVとわずかに分裂したと理解される。

論文

Strong-coupling theory of superconductivity in a degenerate Hubbard model

瀧本 哲也; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*

Physical Review B, 69(10), p.104504_1 - 104504_9, 2004/03

 被引用回数:125 パーセンタイル:3.22(Materials Science, Multidisciplinary)

軌道自由度のある系における超伝導を議論するために微視的なハミルトニアンを導入する。この軌道縮退モデルに基づいて、超伝導の強結合理論を揺らぎ交換近似(FLEX近似)の範囲内で展開する。軌道縮退モデルにFLEX近似を適用すると、軌道分裂エネルギーの増大によりスピンゆらぎは増強される一方で軌道ゆらぎは抑制されるため、$$d_{x^2-y^2}$$-波超伝導が誘起される。これにより、われわれは軌道分裂エネルギーが$$d_{x^2-y^2}$$-波超伝導の出現を制御するパラメーターになっていることを提案する。

論文

Magnetic properties of U$$_2$$RhGa$$_8$$ and U$$_2$$FeGa$$_8$$

池田 修悟; 大久保 智幸*; 稲田 佳彦*; 常盤 欣文; 金子 耕士; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2015 - S2018, 2003/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:70.43(Physics, Condensed Matter)

Ce$$_2$$TIn$$_8$$(T: Co, Rh, Ir)は、Ceをベースとした重い電子系超伝導物質として、現在盛んに研究されている化合物である。しかしCeをUに置換したU$$_2$$TGa$$_8$$においては、U$$_2$$RuGa$$_8$$のみ化合物が発見、研究されており、まだまだ未知の化合物群である。われわれは、自己フラックス法により、遷移金属をRuからFeやRhに変えたU$$_2$$FeGa$$_8$$とU$$_2$$RhGa$$_8$$の化合物を初めて発見し、その単結晶育成に成功した。これらの単結晶を用い、比熱,電気抵抗,磁化率測定を行ったところ、両者ともパウリ常磁性で、電子比熱係数$$gamma$$が比較的大きい、重い電子系物質であることがわかった。

論文

Superconductivity in the orbital degenerate model for heavy fermion systems

瀧本 哲也; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2087 - S2093, 2003/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:47.65(Physics, Condensed Matter)

軌道縮退のある系では軌道自由度とスピン自由度の結合効果により、さまざまな興味深い現象の出現が期待されている。特に、そのような系の超伝導については、クーパー対形成や発現機構等に関して、軌道自由度が重要な要素の1つになっていると考えられる。一方、重い電子系超伝導物質中の準粒子は、f-電子の大きな軌道縮重度のために潜在的な軌道自由度を持っていると考えられる。われわれは、軌道縮退のある系における超伝導を扱うために、軌道自由度を有する微視的なf-電子モデルにゆらぎ交換(FLEX)近似を適用した。これにより以下のような結論が得られた。(1)反強磁性相の隣にd-波の対称性を持つ超伝導相が出現する。(2)2つの軌道のエネルギー分裂の増大に伴って超伝導転移温度が増大する。これらから、軌道のエネルギー分裂は、反強磁性からd-波超伝導への転移をコントロールするパラメーターであることが帰結される。

論文

Pressure effect on antiferromagnetic ordering in UPb$$_3$$

芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 中島 美帆*; 青木 大*; 大貫 惇睦*; 辺土 正人*; 上床 美也*

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1239 - 1242, 2003/02

UX$$_3$$型ウラン化合物(X=Si, Ge, Sn, Pb)は、パウリ常磁性,スピン揺動,反強磁性と多彩な基底状態をとる。この中で、UPb$$_3$$は、転移温度32Kの反強磁性体であり、低温で大きな電子比熱係数が110mJ/K$$^2$$molを示す重い電子系化合物である。われわれはこの物質について8GPaまでの圧力下で電気抵抗を測定した。ネール温度($$T_{rm N}$$)は、圧力とともに増大し、3GPaで最大となる。その後、加圧とともに減少する。また、われわれは新たに、圧力で誘起された電気抵抗異常を発見した。この転移は$$T_{rm N}$$以下の温度で起こり、電気抵抗の急激な減少を伴う。今回の実験での最大圧力8GPaでも反強磁性は依然として残っており、これが完全に消失する臨界圧力は12GPaと見積られる。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer study of UPt$$_{3}$$

筒井 智嗣; 中田 正美; 那須 三郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 大貫 惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 226-230(Part.1), p.87 - 88, 2001/05

重い電子系超伝導化合物UPt$$_{3}$$について$$^{238}$$Uメスバウア分光を行った。UPt$$_{3}$$の超伝導転移温度は0.5Kであり、中性子散乱だけで5Kにおいて反強磁性秩序が観測されている。帯磁率は常磁性状態25K付近で極大を示し、UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$やURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$同様、その温度(Tx$$_{max}$$)は重い電子の形成と相関があると考えられている。測定したすべての温度のスペクトルで磁気分裂と四極子分裂が観測された。スペクトルの温度変化はTx$$_{max}$$付近で最もシャープなスペクトルを示し、UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$やURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の実験結果とは異なった。しかしながら、常磁性状態で観測された内部磁場は磁気緩和によって生じたものであり、観測された磁気緩和は重い電子の形成過程との相関を示唆する。また、5Kでの反強磁性秩序に関しては、UBe$$_{43}$$$$^{238}$$Uメスバウアー分光の結果から、2.8Kでは核位置に内部磁場を生じていることを示唆する。

論文

High-quality single crystal growth and neutron scattering experiments in the heavy fermion superconductor UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$

芳賀 芳範; 目時 直人; 小池 良浩; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.25 - 27, 2001/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.92(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$の高純度単結晶を育成した。この試料は、ドハース・ファンアルフェン効果によって極めて重いフェルミ面を観測できることからも、純度の高さがわかる。これを用いて、超伝導状態の磁気励起を測定した。得られたスペクトルは、超伝導ギャップに対応した非弾性成分と、スピン波に対応した成分から成る。後者は、異方的な分散を示すが、前者は比較的等方的であり、強い反強磁性の異方性は反映されていないように見える。

論文

Neutron scattering studies on heavy fermion superconductors

目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.11 - 13, 2001/05

重い電子系超伝導体UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$において超伝導転移温度T$$_{c}$$以下で反強磁性ピーク強度が1%減少することを観察した。これは磁気及び超伝導秩序変数の結合によって理解できる。同じ現象をUPt$$_{3}$$,URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$,及びUNi$$_{2}$$Al$$_{3}$$でも観察し、これが重い電子系超伝導体の特徴的な現象であること、またピーク強度の減少と磁気モーメントの大きさに相関があることを明らかにした。T$$_{c}$$以下で磁気励起スペクトルに0.4MeVのギャップが生じることを発見した。これは2k$$_{B}$$T$$_{c}$$に相当し、BCS理論の3.5k$$_{B}$$T$$_{c}$$より小さい。ギャップはT$$_{c}$$以下0から連続的に増加し、H$$_{c2}$$以上の磁場で消失する。これらの結果から超伝導ギャップであると結論した。ギャップの大きさは波数に依存し、この化合物の異方的ギャップを反映していると思われる。より高エネルギーのスピン波励起(10k$$_{B}$$T$$_{c}$$)についてもT$$_{c}$$近傍で超伝導に関係する異常が観察された。またURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$において圧力下で磁気モーメントが増大することを発見した。

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