課題番号 ：S-16-MS-1065
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：Pd-Ge-(希土類)系近似結晶の構造と低温物性
Program Title (English) ：Crystal structure and low temperature physical properties of approximant
crystals in Pd-Ge-(rare earth) alloy systems
利用者名（日本語） ：柏本史郎1)
Username (English) ：S. Kashimoto1)
所属名（日本語） ：1) 北海道大学大学院工学研究院
Affiliation (English) ：1) Faculty of Engineering、Hokkaido Universityy

１．概要（Summary ）
本研究ではZn-Ag-Sc-Tm系準結晶および近似結晶において準結晶物質では初めて見出された希土類元素(Tm)の結晶場分裂に起因するショットキー比熱に伴うと思われる低温での比熱異常[1]について、その解釈をより強固なものにするべく他の合金系についても調べることを目的とした。当初は昨年度に引き続きPd-Ge-(希土類)系近似結晶を中心に調べる予定であったが単相性の観点から試料の良質性が向上しなかったことと、一方でZn-Ag-Sc-Gd系合金において近似結晶だけではなく準結晶試料もZn-Ag-Sc-Tm系試料のTmと同程度の濃度のGdで作製に成功したため、主にGd系の磁気特性について調べた。
２．実験（Experimental）
・主な装置: SQUID型磁束計（QuantumDesign社, MPMS-7, MPMS-XL7）
・実験方法: SQUIDを用いての測定は最大70 kOeの磁場までの磁化曲線を温度2〜256 Kで測定した。また、1.8 K〜300 Kの温度範囲で低温でも磁化が磁場に対して線形な比較的弱い磁場中（典型的には600 Oe）で磁化率の温度依存性を測定した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
はじめに当初計画通りPd-Ge-(希土類)系近似結晶の作製に着手し、希土類=Ho、ErにおいてYb、Tmと同様に近似結晶の形成を確認した。(1)しかしながら主相が近似結晶の試料は得られるものの不純物相が3〜4割混じるものしか得られなかったため、同時に作製を試みていたZn-Sc-Ag-(希土類)系の準結晶および近似結晶に対してSQUID型磁束計による測定を行った。今回は特に結晶場による影響がない軌道角運動L=0となるGdの系において、準結晶試料として単相性の良い試料が得られたZn74.5Ag9.5Sc14Gd2およびZn74.5Ag9.5Sc12Gd4を用いた。どちらの試料も磁化曲線が低温(2 K)、高磁場(70 kOe)においてもなかなか飽和傾向をみせず、反強磁性的な相互作用が支配的な系であることが分かった。しかしながら磁化率の温度依存性が20〜300 Kの広い温度範囲で直線的で、20 K以下でもスピングラスなどの磁気秩序による振る舞いは見られなかった。磁化率の温度依存性に対するCurie-Weiss fitからCurie-Weiss温度がZn74.5Ag9.5Sc14Gd2およびZn74.5Ag9.5Sc12Gd4でそれぞれ-11 Kおよび-22 Kとなり、磁化曲線の結果と同様に反強磁性的な相互作用が示唆される結果となった。また同じfittingから得られたCurie定数用いてボーア磁子数を求めたところ、7.6〜7.9が得られ、これはランデのg因子とフント則から計算される7.94にほぼ一致していた。(1)以上より、新しい準結晶にGdの4f電子由来の磁気モーメントが存在し、かつ少なくても今回用いた測定装置の最低温度(1.8K)以上ではスピングラス特性が見られないことから、今後これらの準結晶に対して比熱測定等を行なうことで、先行研究[1]で用いられたZn74.5Ag9.5Sc12Tm4準結晶におけるショットキー比熱の検証に寄与できるものと思われる。
４．その他・特記事項（Others）
参考文献：[1]S.Jazbec, S.Kashimoto, et. al.,Phys. Rev. B,93(2016)054208-1-14.
用語説明：「近似結晶」局所的には準結晶とほぼ同じ構造であるが、長距離秩序が準周期ではなく周期的な物質。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) S.Kashimoto, 日本物理学会第71回年次大会, 平成29年3月19日
６．関連特許（Patent）
なし。