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強磁性と超伝導の共存と自己誘起磁束格子の探索

研究報告コード R030000264
掲載日 2005年2月22日
研究者
  • 古川 はづき
研究者所属機関
  • お茶の水女子大学理学部物理学科
研究機関
  • お茶の水女子大学
報告名称 強磁性と超伝導の共存と自己誘起磁束格子の探索
報告概要 近年発見された新しい金属間化合物超伝導体RET2B2C (RE = Lu, Er, Ho, Y, etc. T=Ni, Pd, Pt)は、希土類サイトに磁性原子を配すことにより、磁性と超伝導の競合・共存に関する研究が期待されることから大変注目され、現在、世界中で精力的な研究が進められている物質である。我々は、さきがけの研究開始以前に、この系の大型で良質な単結晶試料の育成条件の確立に世界で初めて成功し、磁性を含む超伝導体RENi2B2C 系(RE=Ho,Er) の研究を開始した。そしてErNi2B2C系の良質な大型単結晶試料を用いて偏極・非偏極中性子散乱実験を行い、この物質の低温で超伝導状態と弱強磁性状態が共存していることを証明することに成功した。それぞれの性質が相反すると考えられている強磁性と超伝導のミクロスコピックな共存状態の確認は、世界で最初の例であり、今後の磁性超伝導体の研究分野に大きな発展を促す非常に重要な成果である。さきがけ研究では、これらの研究をさらに発展させ、「強磁性と超伝導状態の共存・競合についての研究」、および、「自己誘起磁束格子構造の探索」を行うことを研究目標とした。我々は、まず初めに、強磁性と超伝導状態のミクロな共存について詳細を調べるためErNi2B2C の弱強磁性状態における磁気構造を中性子回折実験により決定することを第一の研究目標とした。また、ErNi2B2C 系で観測された弱強磁性成分の自発磁化はわずか約0.3μB である。この磁化が作る内部磁場4πM の大きさは、系の超伝導の下部臨界磁場HC1 よりわずかに小さいと見積もられる。自発磁化が作る内部磁場4πM の大きさが系のHC1 より大きく、かつ上部臨界磁場HC2 より小さい場合、これまでその存在が理論的に示唆されてきた強磁性成分の内部磁場による自己誘起渦糸構造が、この系で実験的に初めて観測される可能性がある。中性子小角散乱は超伝導状態の渦糸構造を直接的に観測できる非常に有効な実験手段である。そこで本研究では、ErNi2B2C 系について中性子小角散乱法による自己誘起渦糸構造の直接観測に挑戦した。また、その他、強磁性と超伝導の関係する系についての研究を行なうことを目標とした。
画像

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研究分野
  • 酸化物系超伝導体の物性
  • 金属結晶の磁性
  • 金属の磁区及び磁化過程
関連発表論文 (1) Weak Ferromagnetic ordering in the superconducting state of ErNi211B2C, H. Kawano, H. Takeya, H. Yoshizawa and K. Kadowaki J. Phys. Chem. Solids 60, 1053-1057 (1999).
(2) Weak Ferromagnetism in superconducting ErNi2B2C, H. Kawano-Furukawa, In Rare Earth Transition Metal Borocarbides (Nitrides): Superconducting, Magnetic and Nomal State Properties, Vol.14 of NATO Advanced Study Institute, Series II, Edited by K.H. Muller and V. Narozhnyi (Kluwer Academic, pp.223. 2001).
(3) New anomaly of Hc1 in ErNi211B2C H. Kawano-Furukawa, H. Yoshizawa, H. Takeya and K. Kadowaki J. Magn. Magn. Mater., 226-230 (2001) 278-279.
(4) Magnetization isotherms on ErNi2B2C, Er0.8 Tb0.2Ni2B2C and Er0.8 Lu0.2Ni2B2C single crystals, H. Takeya, E. Habuta, H. Kawano-Furukawa, T. Ooba and K. Hirata, J. Magn. Magn. Mater., 226-230 (2001) 269 270.
(5) Coexistence of Superconductivity and (Anti-)Ferromagnetism in RuSr2Ycu2O8, H. Takagiwa. J. Akimitu, H. Kawano-Furukawa and H. Yoshizawa, J. Phys. Soc. Jpn. 70, 333-336 (2001).
(6) Weak Ferromagnetic Order in the Superconducting ErNi211B2C, H. Kawano-Furukawa, H. Takeshita, M. Ochiai T. Nagata, H. Yoshizawa, N. Furukawa, H. Takeya and K. Kadowaki, Phys. Rev. B 65, 180508 (2002).
(7) Spontaneous vortex phase in ErNi211B2C, H. Kawano-Furukawa, E. Habuta, T. Nagata, M. Nagao, H. Yoshizawa, N. Furukawa, H. Takeya and K. Kadowaki, submitted to Phys. Rev. Lett.
(8) Confirmation of an existence of a new phonon peak in the superconducting state of RENi2B2C(RE=Er), H. Kawano-Furukawa, H. Yoshizawa, H. Takeya, K. Kadowaki, submitted to Phys. Rev. B.
(9) Study of H-T Phase Diagram of ErNi2B2C, H. Takeshita, M. Ochiai, E. Habuta, T. Nagata, H. Kawano-Furukawa, N. Furukawa, H. Takeya, H. Yoshizawa and K. Kadowaki, Proceedings of The 23rd International Conference on Low Temperature Physics, 2002, Hiroshima Submitted to Physica C.
研究制度
  • さきがけ研究21 「状態と変革」領域
研究報告資料
  • 古川 はづき. 強磁性と超伝導の共存と自己誘起磁束格子の探索. 「さきがけ研究21」「状態と変革」研究領域 第3回終了報告会 講演要旨集(研究期間:1999-2002),2002. p.15 - 17.

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