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Ce x La 1-x Ru 2 Si 2 のスピンに 依 存 した dHvA 信 号Anomalous behavior of the dHvA oscillations in Ce x La 1−x Ru 2 Si 2東 北 大 学 極 低 温 科 学 センター 松 本 裕 司 、 木 村 憲 彰 、 小 松 原 武 美 、 青 木 晴 善Yuji Matsumoto, Motoki Sugi, Noriaki Kimura, Takemi Komatsubara, Haruyoshi AokiCenter for Low Temperature Science, Tohoku University物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 木 俣 基 、 寺 嶋 太 一 、 宇 治 進 也Motoi Kimata, Taichi Terashima, Shinya UjiNational Institute for Materials ScienceAbstract:We report anomalous behaviors of the de Haas - van Alphen (dHvA) oscillations in various Ce x La 1−x Ru 2 Si 2 sampleswhen magnetic field is applied in the (001) plane. We argue that these behaviors can be explained by assuming that theeffective mass of the conduction electron of one spin direction decreases with field while that of the opposite spin directionincreases.Keywords: CeRu 2 Si 2 , de Haas-van Alphen effect, heavy fermion, f electron natureE-mail: y.mats@mail.clts.tohoku.ac.jp1. はじめに強 相 関 f 電 子 系 物 質 に 磁 場 を 加 えると、さまざまな興 味 深 い 性 質 が 発 現 することが 報 告 されている。 本 研究 の 対 象 物 質 である CeRu 2 Si 2 は ThCr 2 Si 2 型 の 結 晶 構 造を 持 ち、 典 型 的 な 重 い 電 子 系 物 質 である。その c 軸 方向 に 磁 場 を 加 えると B m = 7.7 T でクロスオーバーのメタ 磁 性 を 起 こす。dHvA 効 果 測 定 より B m の 前 後 で、Ceの f 電 子 が 遍 歴 し、f 電 子 がフェルミ 面 に 寄 与 した 状 態から、f 電 子 が 局 在 し、f 電 子 のない LaRu 2 Si 2 と 同 様 なフェルミ 面 に 変 化 することが 知 られている。これまで、CeRu 2 Si 2 の Ce を La に 置 換 して、 濃 度 を系 統 的 に 変 化 させたときの、f 電 子 の 状 態 の 変 化 をdHvA 効 果 測 定 により 調 べてきた。この 研 究 の 中 で、アップスピンと、ダウンスピンの 有 効 質 量 の 磁 場 依 存性 が 異 なることによって 生 じる 興 味 深 い 現 象 が 観 測 された。2. 実 験 方 法Ce x La 1-x Ru 2 Si 2 の 単 結 晶 はテトラアーク 炉 を 用 いたチョクラルスキー 引 き 上 げ 法 により 育 成 し、900℃で 一週 間 アニ-ルした。dHvA 効 果 測 定 は 物 質 ・ 材 料 研 究機 構 の 20T 超 伝 導 磁 石 付 希 釈 冷 凍 機 中 で、 磁 場 変 調 法を 用 いて 行 った。なお、Ce 濃 度 x は 仕 込 み 量 を 用 いている。3. 実 験 結 果 と 考 察図 1に x=0.04 の 2 信 号 を 示 す。 磁 場 方 向 は、 磁 化 困難 軸 方 向 である a 軸 で、それぞれ 120, 610, 980mK の 磁場 の 逆 数 に 対 してプロットした 信 号 である。 通 常 、dHvA 信 号 は、 温 度 と 共 に 単 調 に 減 衰 する。しかしながら、(a)を 見 ると、dHvA 信 号 は 温 度 の 増 大 と 共 に 増Figure 1. (a) 2 oscillations plotted against inverse fieldat 980 mK, 610 mK and 120 mK in x = 0.04 sample.Magnetic field is applied parallel to the [100] direction.The small beat structures at the high field side arise fromthe interference with the second harmonic frequencyoscillation of another dHvA oscillation 3 . It can notbe filtered out sufficiently because its frequency is closeto that of 2 . Expanded views of the oscillations at threetemperatures around (b) 7.07 T and (c) 13.2 T.大 している。さらに 温 度 を 上 げると、 信 号 強 度 はある温 度 で 極 大 をとり 単 調 に 減 少 する。 通 常 、 相 転 移 温 度で 信 号 強 度 が 変 化 することはあるが、 今 回 の 場 合 、 信号 が 極 大 となる 温 度 と、 相 転 移 温 度 との 関 係 はない。次 に、(a)の 拡 大 図 である(b), (c)を 見 てみる。(b)が 低 磁場 、(c)が 高 磁 場 領 域 の 拡 大 図 である。(b), (c)ともに 温度 を 変 化 させても、 信 号 の 位 相 がほとんど 変 化 していない。図 2の x=0.10 の 2 信 号 の 基 本 波 、2 倍 の 高 調 波 の 有効 質 量 の 磁 場 依 存 性 をみてみる。 基 本 波 の 有 効 質 量 は、- 9 -