立方晶ラーベス相化合物RCo2(R: 希土類金属)の磁性と輸送特性におよぼす置換・圧力および磁場の効果

Abstract

希土類金属(R)と3d遷移金属のコバノレト(Co)との化合物RCo2は，常磁性状態でフェノレミレベノレ直下にCo-3d電子の状態密度の鋭いピークがある特徴的な電子構造をしており，不安定な磁気状態にあることが知られている.Rが非磁性のYCo2やLuCo2は増強されたパウリ常磁性で，70T以上の外部磁場で常磁性から強磁性へ遍歴電子メタ磁性転移を起こすことが知られている.他方，Rが磁気モーメントを持つ場合，整列した希土類Rの局在4fモーメントからの交換磁場によりCoの磁気モーメントが誘起され，軽希土類化合物はRの4f磁気モーメントとCo-3d磁気モーメントが平行に整列する強磁性体，重希土類化合物では反平行に整列するフェリ磁性体となる.これまでに，重希土類化合物GdCo2のGdを非磁性のYで置換したY(1-x)Gd(x)Co(2)について，キュリー温度T(sub c)がGd濃度xの減少とともに低下しT(sub c)=0Kとなる臨界濃度x(sub c)=0.12付近で，残留抵抗の急激な増大や低温の磁気秩序相で磁気抵抗が大きな正の値となる等の異常な振る舞いを観測し，これらの振る舞いがCo-3d磁気モーメントの不均一な空間分布が原因であると報告してきた.すなわち，GdがYとランダムに置換されるとGd-4f磁気モーメントからCo-3d電子に働く交換磁場の強さが場所により異なり，交換磁場により誘起されるCo-3d磁気モーメントの大きさも空間的に不均一な状態となる.この空間的に不均一なCoの磁化状態は電子散乱の原因となり，新たな電気抵抗がx(sub c)周辺の組成領域で、生じることになる.本研究では，磁性希土類金属Rを軽希土類Nd，Prおよび重希土類Tbとし，このRを非磁性のYで置換した擬2元化合物Y(1-x)R(x)Co(2)，およびNdをTbで置換した系Nd(1-x)Tb(x)Co(2)を作成し，希土類金属の置換による交換磁場の変化，および磁性の変化による輸送特性の変化を調べた電気抵抗率と熱電能を2-300Kの温度，P=3GPaまでの圧力，およびB=10Tまでの磁場中で測定した.また，磁化 MをT=2K，B=5Tまでの磁場で測定した.その結果, Rが重希土類あるいは軽希土類に関わらず，置換および圧力によりT(sub c)が低下し，T(sub c)=0Kとなる臨界濃度および臨界圧力で、残留抵抗がピークとなることが分かった.また，低温の熱電能もx(sub c)付近の化合物では特徴的な濃度および圧力依存を示した.これらの結果は，すべてのY(1-x)R(x)Co(2)でCoの磁化状態が不均一になる組成領域が存在し，これが低温の輸送特性に大きく関係していることを示している.また，x(sub c)付近ではT(sub c)の濃度および圧力に対する変化が大きくなっており，Coの磁化状態が低温の輸送特性だけではなく磁気転移温度にも大きく影響していることが分かった.我々は，Coの磁化状態の濃度と圧力による変化を理論的に考察し，このT(sub c)の濃度および圧力による変化とCoの磁化状態の関係を明らかにした.