High-Pressure Phase Diagrams of CeRhIn5 and CeCoIn5 studied by AC Calorimetry G Knebel et al J. Phys,: Condens. Matter 16 (2004) 8905-8922 研究内容 • AC Calorimetry と AC Susceptibility による測定 • 結果は主に CeRhIn5 についてのもの 目的 • AFM - SC 共存域での SC の出現 • 転移線の性質 （First or Second order） • AFM 転移 （SC 転移） の Broadening について CeRhIn5 CeCoIn5 について CeTIn5 CeRhIn5 • • • • TN = 3.8 K SC は 1-8 GPa Max TC ≈ 2.2 K ( P ≈ 2.5 GPa ) AFM ヘリカル構造 ○Ce CeCoIn5 • TC = 2.3 K CeIn3 と TIn2 の層が c 軸方向に 交互に重なった構造 実験方法 AC Calorimetry Demuer J. Low Temp. Phys. 120 245 AC Susceptometer CeRhIn5 の実験結果 1 TN • TN は、P ≈ 0.6 GPa で最大 • P = 1.85 GPa で、SC 転移による異常 • P > 1.85 GPa では SC 転移だけ （ Max TC ≈ 2.2 K ） TN ： 最大値をとる温度 TC ： 転移の Onset CeRhIn5 の実験結果 2 TC χ • 1.5 GPa から SC 異常 • ΔTC = 200 mK （ P = 1.5 GPa ） ΔTC = 200 mK → ΔTC = 50 mK （ P = 2.3 GPa ） • P = 2.55 GPa （ TC = 2.2 K ）での 転移幅は CeCoIn5 とコンパラ TC C TC ρ > TC χ > TC C は 不均質物質特有のもの CeRhIn5 の Phase Diagram PC NQR と 比熱測定 P > PC で No AFM order （ 基底状態は純粋な超伝導状 態） TN は PC で確かな値を持つが、 連続的に 0 へ抑圧されていない → ● ○ ： Specific heat C △ ： Susceptibility χ + ： Resistivity ( Llobet ) ρ 斜線 ： Pure state Dotted Line ： AFM と SC Bulk Phase との一次転移線 QCP の消失 PC ： AFM 転移線 TN (p) が SC 転移線 TC (p) と交わる点の圧力 AFM と SC の共存 PS- • P < PC の TC ρ 、 TC χ は PC バルク転移を反映していない • 新たな転移線を期待 direct AFM → SC transition AFM と SC は一次相転移 AFM PSSC Llobet Phys. Rev. B 69 024403 PS- ： SC が観測された最低の圧力 Transition Broadening 幾つかの要因 • ゆらぎからくる本質的なもの • 物質の不均一さ、内部 （外部）応力、 圧力勾配 ΔTN 圧力の不均一が原因？ • ルビースペクトルに異常なし • 圧力勾配のみによるものなら 0.055 GPa のオーダーの圧力差が必要 → 今回のセルでは 0.04 GPa 以下 ⇒ 圧力差のせいではない First or Second ？ 一次相転移は？？ 二次相転移？？ • ∂T /∂P = ΔV /ΔS （Clapeyron の式） 二次相転移は |∂T /∂P | ( T →0 ) の急な傾き ΔS → 0 ( Nernst Principle ) • ⇒形がはっきりしている 異常の大きさだけが変わる • ΔS• は比熱異常に一致 ⇒比熱異常の劇的な消滅 CeRhIn5 には当てはまらない （P →0） C ⇒ 理屈が通る！ Calculation へ向けて • 転移幅が∂T /∂P の強さと関係 していることを期待 • 不均質の主な原因は、物質自身の 内部圧力や歪みの勾配 欠陥 （Dislocations, Stacking faults） の近くでは内部歪み （ ∼ 0.1 Gpa ） サンプル内に幅ΔP という圧力 分布を仮定して計算した Calculation (AFM transition) ΔP = 0.055 GPa 仮定 • 比熱異常の形状は変わらない • 0.65 GPa を理想のカーブ （∂TN /∂P ≈ 0） • サンプル内ではガウス分布 結果 • ∂TN /∂P が険しく転移幅が広がっていた 範囲がはっきり見えた → 定性的には測定とあっている Calculation (SC transition) ΔP = 0.055 GPa 仮定 • C/T(P) = A(T/TC)α （SC） これをコントロールするのは二つのパラメータ TC (P) , P0 での比熱異常の大きさ（α） • ガウス分布 結果 転移幅の広がりを同じ圧力固定のガウス分布 で理解できる TN と TC の圧力依存性の結果として、 ガウシアン圧力分布は観測された 転移幅の広がりを説明できる CeCoIn5 • Sidorov Phys. Rev.Lett. 89 157004 常圧の CeCoIn5 は QCP の近くに 位置している Calculation (CeCoIn5) CeRhIn5 と同様に計算 ΔP = 0.015 GPa ( 0 GPa ) から ΔP = 0.15 GPa ( 2.9 GPa ) まで線形に増加 生の圧力勾配によるものではない ∂TC /∂σa> 0 , ∂TC /∂σc< 0 → 内部応力の存在を示す ⇒ ΔPの線形増加の源 CeCoIn5 は異方性が大きいので、 CeRhIn5 よりも圧力不均一の影響が重要 結論 • CeRhIn5では、 PC 以下の AFM order から、P > 2 GPa の SC 基底状態への一次相転移が見られた • PC 以下では、SC 比熱異常は全く観測されなかった → ×AFM + SC ? • PC 以上の非常にシャープな SC 比熱異常は、均一な バルク SC によるものである
© Copyright 2024 ExpyDoc
