◆ 研究成果
空間反転対称性の破れたCePtSi3の複雑な磁気相図
植田大地（KEK, 東大物性研）, 吉田雅洋（東大物性研）, 小吹智広（東大物性研）, 池田陽一（東北大金研）, 益田隆嗣（東大物性研）, 吉澤英樹（東大物性研）
CeTSi3(T=遷移金属元素)は、c軸方向に鏡映面を持たない空間反転対称性の破れた物質である（図1(a)）。空間反転対称性の破れによる反対称スピン軌道相互作用は、ゼロ磁場下において運動量空間の電子状態の縮退を解き、異常な超伝導や磁気スキルミオン等、物性発現に大きな影響を与える。我々は、反対称スピン軌道相互作用の磁性への影響を明らかにするためにマクロ・ミクロの両面から研究を行っている。これまでに、J-PARC, MLF, HRC (BL12)においてCePtSi3の多結晶試料を用いた中性子非弾性散乱実験を行い、結晶場準位を決定した[1]。CePtSi3とCePdSi3の磁性を比較すると、ゼロ磁場における磁気転移温度が一致していることから磁気相互作用が同程度であると示唆される[2,3]。しかし、CePdSi3においては複雑な多段メタ磁性転移が観測されているが、CePtSi3においてはこのような振舞いの報告が無かった為、単結晶試料を育成しPPMSのACMSオプションを利用して磁化測定を行い磁場-温度相図を再構築した。
図1(b)は、H // [100]におけるCePtSi3の磁化の磁場依存性とその磁場微分であり、CePdSi3と同様に複雑な多段メタ磁性転移が観測された。これらの異常を基に磁気相図を再構築すると、CePtSi3は6相以上の磁気相を持つことが明らかとなった（図1(c)）。CePtSi3とCePdSi3は多くの共通点を持つが、T→0における飽和磁場の大きさが2倍異なる。4d電子を含む系と5d電子を含む系では反対称スピン軌道相互作用の大きさが2倍異なることから、反対称スピン軌道相互作用の影響によって飽和磁場の大きさが異なる可能性が示唆された。今後は、CePtSi3の単結晶試料を用いた中性子非弾性散乱実験をHRCで行い、スピン波励起を観測することで、反対称スピン軌道相互作用の影響を受けたこの系特有な磁気揺らぎの解明を目指す。
本研究成果は、J. Phys. Soc. Jpn.に掲載される。
参考文献
[1] D. Ueta, et al., Physica B: Condensed Matter. 536, 21-23 (2018).
[2] T. Kawai, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76, 014710 (2007).
[3] D. Ueta, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85, 104703 (2016).
図1. (a) CeTSi3の結晶構造。(b) CePtSi 3の磁化の磁場依存性と磁場微分。(c) CePtSi3の磁場-温度相図。
◆ 論文等
◆ 学位論文
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