会場 A
領域 1, 3, 4

A-1

CoMnGe の構造転移 (六方から斜方) への Fe 原子置換による効果
鹿児島大学大学院・理工 A

大久保友里A , 衛藤翔一 A , 藤井伸平 A

室温付近で磁気構造転移する物質は、高性能の磁気冷凍材

W.Bażela, Journal of Magnetism and Magnetic Materials

料としての実用の可能性を秘めている。

25 (1981) 176.

CoMnGe は温度を下げていくと、Tm = 420K で、六方構造 (Ni2 In 型) から斜方構造 (TiNiSi 型) へ構造転移 (マルテンサイト変態) を起こす。六方構造及び斜方構造でのキュリー
温度はそれぞれ、TCA = 276K, TCM = 355K[1-3] である。Tm
を TCM より下げることができれば、構造転移と磁気転移 (常磁性状態から強磁性状態) を同時に起こすことが可能となる。
この目的のために空格子や第四元素を導入することが行われている。
我々は、Co 又は Mn を Fe 原子で置換した場合どのような変化があるかを、電子構造計算により調べた。Co 原子、Mn
原子どちらを置換した場合も、六方構造の安定化 (Tm の低下)

Coを示唆する結果を得た。

Mn

参考文献 [1]V.Johnson, Inorganic Chemistry 14 (1975)

Ge

1117. [2]W.Jeitschko, Acta Crystallographica Section B 31
(1975) 1187. [3]A.Szytula, A.T.Pedziwiatr, Z.Tomkowicz,

六方構造(Ni2In型)

2

A-2

Mn3 O4 ナノ粒子における逐次磁気転移のサイズ依存性
九工大工 A , 福岡大理 B

堺幸司A , 田尻恭之 B , 重松裕一 A , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 香野淳 B

Mn3 O4 はスピネル型遷移金属酸化物の一種で、A サイトのMn

2+

、B サイトの Mn

3+ったが、10nm 以下ではサイズの減少とともに降下した。講演を有するフェリ磁性体である。隣接では、磁化過程および交流磁化率の結果についても報告する。

B サイト間に超交換作用が働くため幾何学的なフラストレーションが生じ、低温で 3 段階の逐次磁気転移が見られる。また、最近では秩序相でのフラストレーションによる格子ひずみが観測されている。

我々は Mn3 O4 を微粒子にすることでフラストレーションやや格子ひずみが変調し、バルクとは磁気秩序が変化することを期待して、Mn3 O4 ナノ粒子を合成し、その磁性のサイズ効果を調べた。

各転移温度は図の様にバルクと同様に ZFC 磁化の温度微分のピークにより評価した。各
転移温度のサイズ依存は 10nm 以上では、ほとんど見られなか

A-3

ミュオンスピン回転／緩和法で見た二次元磁性体 BaNi2 V2 O8 の磁気秩序
佐賀大院工 A

石橋大樹A , 山内一宏 A

ハニカムスピン系において最隣接スピン間での反強磁性相

ン偏極度の時間依存性を表している。ZF-µSR スペクトル

互作用のみを考える場合、フラストレーションは生じない。

には、自発磁化に由来するスペクトルの振動が観測された。

しかし、第 2、第 3 隣接のスピン間にも反強磁性相互作用がLF-µSR スペクトルには、指数関数型の緩和が観測された。

働くと考えた場合には、フラストレーションが生じる。本研

これは、磁気秩序状態において遅い磁気揺らぎが存在してい究では 2 次元磁性体として知られている BaNi2 V2 O8 に注目ることを示している。

した。この物質は Ni2+ が S = 1 を持ち、ハニカム構造を形[1] N.Rogado et al., Phys. Rev. B 65, 144443 (2002)成している。また、約 TN = 50 K で反強磁性磁気秩序を示

0.25

2.7 K
Asymmetry A(t)すことが知られており、中性子回折実験により Ni2+ の磁気モーメントが 1.55 µB と見積もられている。これは予期されていた 2 µB よりも小さい値で量子揺らぎに起因すると報告されている。[1]我々は、BaNi2 V2 O8 の磁気秩序の詳細を探るため、多結晶を用いてミュオンスピン回転/緩和法 (µSR) 実験を行った。

µSR 実験は、物質に 100 ％スピン偏極したミュオンを打ち込

0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0

み、そのミュオンスピン偏極度の時間依存性を見ることで、LF=3 kG

ZF
1

2

3

4

5

6

Time t (µs)

物質のミクロな磁性を見る手段である。

µ

図１は、ゼロ磁場 (ZF) および 3 kG の縦磁場 (LF) の下で測定した µSR スペクトルである。この図はミュオンスピ

3

7

8

9

10

A-5

巨大磁気熱量効果を持つ Mn 系化合物の熱伝導度測定
九州大学大学院理学府磁性物理学研究室 A

福田光祐A , 和田裕文 A(MnFeRu)2PSi 化合物は室温付近で巨大磁気熱量効果を
示 し 、優 れ た 磁 気 冷 凍 材 料 と し て 注 目 さ れ て い る 。し か
し 、実 用 面 で 重 要 な 要 素 で あ る 熱 伝 導 度 の 測 定 報 告 例 は殆どない。そこで本研究では定常熱流法による熱伝導度測定 装 置 を 自 作 し 、様 々 な Mn 系 化 合 物 の 熱 伝 導 度 を 100

K〜室温で測定した。(MnFeRu)2PSi は転移温度で一次転
移 を 示 し 、格 子 定 数 が 不 連 続 に 変 化 し ク ラ ッ ク が 入 る こと が 知 ら れ て い る た め 、実 験 で は 転 移 前 後 の 熱 伝 導 度 と
電 気 抵 抗 を 測 定 し た 。図 に 測 定 し た 熱 伝 導 度 の デ ー タ を
示 す 。赤 は バ ー ジ ン の 降 温 過 程 で ク ラ ッ ク が 入 る と 熱 伝
導 度 λ は 急 激 に 小 さ く な る 。緑 は そ の 後 の 昇 温 過 程 で ある。電気抵抗の測定から緑の熱伝導度はほとんど格子振動によるものであることがわかった。詳細は当日報告する。

A-6

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si の磁気特性
鹿児島大学理 A , 鹿児島大学理工 B

野々山智仁A , 足立玄太 A , 加藤遼太 A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 真中浩

貴 B , 寺田教男 B
ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si では、x0.75 で、強磁性転移はメタ磁性転移的振舞いを示し、低温では大きなヒステ

転移（TC ）を、さらに低温で強磁性と反強磁性が競合する複リシスを持つことが確認された。

雑な相に転移する（TA ）ことが知られている。x ＞ 1 では同様の転移が見られるが、1.7

x[1] Al-kanani H, Booth J G and Yoon S, J. Appl. Phys.

1.8 では、それ以下の x で

73 (1993) 5671

見られないメタ磁性的な転移が報告されているが [1]、TA での反強磁性的な転移との関連は不明である。そこで、1.5

1

x

5T
3T
2.5T
2.2T
1.8T
1.5T
1T

0.8

1.8 の試料について、様々な温度下、磁場下で磁化の測定

M (B/f.u.)を行った。図に x ＝ 1.7 での磁化の温度依存性を示す。90 K付近で強磁性転移（TC ）を示す。66K 付近の磁化のピークは

x ＝ 1 で見られたものと同様な反強磁的転移を示す転移点 TAであり、ほとんど磁場変化しない。また、TA のさらに低温で

0.6

TA2

0.4

TA

0.2

も磁化の急激な減少があり、別の反強磁性的転移が起きてい00ると考えられる。この転移点 TA2 は TA にくらべ磁場変化が大きく、この磁場変化は組成によって変化することが確認で

Tc

50

100
T (K)

きた。さらに、x=1.7 の磁化測定（M-B）により、TA2 での

4

150

A-7

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si の磁場中輸送特性
鹿児島大学理 A

加藤遼太A , 野々山智仁 A , 足立弦太 A , 大岡隆太郎 A , 重田出 A , 廣井政彦 A

ホイスラー化合物は強磁性記憶効果やハーフメタル特性 を 示 す 物 質 と し て 注 目 さ れ て い る 。Fe3−x Mnx Si も ハ

2.5

ー フ メ タ ル と 予 測 さ れ て お り 、x ≥ 0.75 で は 強 磁 性 転2.4

移 (TC ) を、さらに低温で強磁性と反強磁性が競合する複・m)

雑な相に転移する (TA ) ことが知られている。本研究では、

Fe3−x Mnx Si(x = 1.6, 1.7, 1.8) の磁場中輸送特性について調べるために 0 T ≤ B ≤ 9 T の磁場範囲、2 K ≤ T ≤ 300 K の

2.3
2.2

2K
4K
10K
20K
30K
40K
50K
60K
80K
100K
150K
200K
300K

2.1

温度範囲で電気抵抗、磁気抵抗測定を行った。図 1 に x =2

1.7 の磁気抵抗を示す。すべての試料において、高磁場領

1.9

域ではいずれの温度でも、負の磁気抵抗効果が観測された

Fe1.3Mn1.7Si

1.80。また、Fe1.3 Mn1.7 Si では 60 K 以下で、磁気抵抗効果の振る舞いに変化が見られる磁場が存在する (図 1 の矢印)。そ

5
B (T)

10

図 1 Fe1.3Mn1.7Si の各温度での磁気抵抗の点をプロットし磁気相図を作成すると、磁化測定で求められたTA2 での反強磁性転移 (x = 1.7, 1.8 において新たに出現する, 本会講演野々山ら）を示していると推測できた。

A-8

MnCoGe のマルテンサイト変態への熱処理効果
鹿児島大学

理学部 A , 鹿児島大学大学院

理工学研究科 B , 東北大学

増満勇人 B , 梅津理恵 C , 三井好古 B , 小山佳一 B

MnCoGe は強磁性体で、六方晶 Ni2 In 型 (高温相) の結晶構造から斜方晶 TiNiSi 型 (低温相) にマルテンサイト変態を示す。MnCoGe 系化合物のキュリー温度とマルテンサイト
変態温度は置換元素や組成変化により制御でき、マルテンサ
イト変態に伴う磁気熱量効果などの磁気特性変化が注目されている。しかし、マルテンサイト変態温度は作製法によって散逸している。本研究では、熱処理条件の違いに着目し, 結晶構造を評価した。
反応焼結法によって作製した MnCoGe 合金について、1123 K で 5 日間熱処理し 1 日かけて室温まで徐冷した。
均 質 化 の 為 も う 一 度 、徐 冷 時 間 を 変 化 さ せ て 熱 処 理 を 行った。図は 3 日間 1123 K を保持しその後 3 日間かけて
室 温 ま で 徐 冷 し た 時 の 粉 末 Ｘ 線 回 折 パ タ ー ン で あ る 。全て 六 方 晶 の ピ ー ク で 指 数 付 け で き た 。本 講 演 で は 、1 週
間 ま で 冷 却 時 間 を の ば し 、熱 処 理 時 の 冷 却 速 度 が 結 晶 構
造とマルテンサイト変態温度に及ぼす影響を報告する。

5

金属材料研究所 C

野口滉平A ,

A-9First-order phase transition and magnetic properties of MnCo0.92 Fe0.08 Ge1−x Snx (0.00≦ x ≦ 0.10)
鹿児島大学理工学研究科 A , 東京大学物性研究所 B
山佳一

尾上昌平A , 三井好古 A , 小林領太 A , 上床美也 B , 小A

MM’X(M、M’ = 3d 遷移金属、X = Si, Ge, Sn) 合金

積もられた。磁化は 104 Am2 /kg (10 K, 5 T) と求められた。

の一つである MnCoGe は、室温では斜方晶 TiNiSi 型構造として振る舞い、TM = 460 K で、六方晶 Ni2 In 型構造にマルテンサイト変態をする。最近の研究で、少量の Fe を M または M’ サイトに置換、あるいは Sn を X サイトに置換することによって、キュリー温度 Tc 及び TM が減少することが分かっている。また、これらの変態は一次磁気相転移を示す。
本研究では Co サイトに少量の Fe を、Ge サイトに少量の Snを置換した五元系合金の磁気特性を明らかにすることを目的とした。図 1 は、SQUID 磁束計による 1 T 及び 5 T 中での磁化測定結果である。x = 0.02, 0.05, 0.1 について測定し、

x = 0.1 は昇温測定のみ実施した。一次磁気相転移が 150〜
210 K の間で出現している。構造相転移温度は、170 K と見

A-10

三元系 Mn 碁化合物 MnAlGe に対する Cr 元素置換効果
鹿児島大院

理工 A , 東北大

金研 B , 東大

物性研 C

増満勇人A , 吉永総志 A , 三井好古 A , 梅津理恵 B ,廣井政彦 A , 上床美也 C , 小山佳一 A
正方晶 Cu2 Sb 型構造を有する Mn 基三元化合物 MnAlGe

性が強磁性からフェリ磁性に変化することを示唆する結果がはキュリー温度 TC = 517 K 以下で強磁性を示し、自発磁化得られた。[1] R. Y. Umetsu et al., IEEE Trans. Magn. 11,

Ms = 1.63 μB /f.u., である。c 軸方向への磁気異方性を有し

1001904 (2014) [2] S. Yoshinaga et al., Phys. Proc, 75, 918-ているため、磁気記録材料として注目されている。近年、 Mn

925 (2015) [3] 近角聰信, 強磁性体の物理（上）, 裳華房, (1978)

を Cr で少量置換した Mn0.8 Cr0.2 AlGe は TC と Ms がともに増加し、592 K、1.77 μB /f.u. になる。 [1]。一方、Mn を全置換した CrAlGe は斜方晶 TiSi2 型構造という MnAlGeとは異なる結晶構造を有する。また、 TC = 80 K, Ms = 0.41
μB /f.u. であり、磁気特性が大幅に減少する [2]。高い磁気特性を有する (Mn,Cr)AlGe の最適化のためには安定な結晶構
造と磁気相図を明らかにする必要がある。そこで本研究ではMn1−x Crx AlGe (0 ≤ x ≤ 1.0) 合金を作製し、結晶構造及び磁気特性の評価を行った。

図 1 に正方晶 Cu2 Sb 型構造単相の Mn1−x Crx AlGe の逆
磁化率の温度依存性を示す。x = 0, 0.3 では逆磁化率は良い
直線性を示している。一方で x = 0.4, 0.6 では上方に凸な曲線となっており、これはフェリ磁性的な振る舞いである [3]。
以上のことから、MnAlGe の Mn を Cr に置換することで、磁

6

A-11

Quasi-First Order Magnetic Transition in Mn1.9 Fe0.1 Sb0.9 Sn0.1
Kagoshima UniversityA , Tokyo UniversityB , Tohoku UniversityC

Adline Ngozi NwodoA , Ryota

KobayashiB , Yoshifuru MitsuA , Rie Y. UmetsuB , Masahiko HiroiA , Kohki TakahashiB , Yoshiya UwatokoC , Keiichi KoyamaA
The magnetic and structural properties of ferrimagnetic (FRI) Mn1.9Fe0.1Sb0.9Sn0.1 with a Cu2Sb-type tetragonal
structure were studied by magnetization and high field X-ray diffraction (XRD) measurements in the temperature
range 10-360 K and in magnetic fields up to 5 T. The lattice parameters a and c were estimated to be 0.4068 nm and
0.6550 nm, respectively, at 285 K. The saturation magnetization at 10 K was determined to be 39.1 Am2/kg, which wasslightly smaller than the value (39.2 Am2/kg) at 70 K. It was observed that a first order magnetic transition (FOMT)
from ferrimagnetic to paramagnetic like state with a thermal hysteresis in the vicinity of 310 K under low magnetic
fields. This FOMT disappeared easily by applying magnetic fields over 0.4 T. There is no anomaly for the XRD anddifferential scanning calorimetry data in the vicinity of 310 K. These results are discussed on the basis of ferrimagnetic
and antiferromagnetic transitions and spin reorientation. The result suggests that the compound shows a quasi-FOMT
and the magnetic field-induced crossover-like phenomenon

A-12

ホイスラー合金 Co2−x Mn1+x Sn (0 ≤ x ≤ 1) の磁気特性およびスピン分極率
鹿児島大理 A , 鹿児島大院理工 B , 東北大金研 C , 東大物性研 D

分銅勇斗A , 大岡隆太郎 B , 重田出 B , 梅津理恵 C , 湯葢邦夫 C , 山内徹 D , 廣井政彦 B
第一原理バンド計算によって，数多くの L21 規則度の Co

Co2−x Mn1+x Sn はハーフメタル特性を持つホイスラー合金

基ホイスラー合金がハーフメタル特性を有することが予測さの候補であると言える。

れている。特に、Co2 MnSi において、スピン分極率が 89% に

発表当日は、電気抵抗やスピン分極率の結果についても報も及ぶトンネル磁気抵抗 (TMR) 比が報告されて以来、Co告する予定である。

基ホイスラー合金のハーフメタル特性に関する研究が盛んに[1] J. Winterlik et al., Phys. Rev. B 83, (2011) 174448.

行われている。そこで本研究では、高いスピン分極率が期待[2] I. Galanakis et al., Phys. Rev. B 66, (2002) 174429.

されるホイスラー合金 Co2−x Mn1+x Sn (0 ≤ x ≤ 1) に注目して、その磁化や電気抵抗，スピン分極率を系統的に調べて

Ms (μB/f.u.)いる。

M -H 曲線の測定から、CoMn2 Sn の自発磁化 Ms が 2.56
µB /f.u. と 見 積 も ら れ た が 、先 行 研 究 に お け る 自 発 磁 化
Ms の値 2.59 ± 0.2 µB /f.u. と一致した [1]。Galanakis らは、ハーフメタル特性を持つホイスラー合金の磁気モーメ
ントが Slatar-Pauling 則に従うことを報告した [2]。そこ

5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0

Co2−xMn1+xSn
T=5K

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

x

で、Co2−x Mn1+x Sn の 5 K での自発磁化 Ms の組成依存

図1 Co2−xMn1+xSnのT = 5 Kでの自発磁化 Msの組成依存性性を図 1 に示す。Co2−x Mn1+x Sn の Ms の組成依存性はSlatar-Pauling 則にほぼ従う振る舞いを示した。したがって、

7

A-13

ホイスラー合金 Co2 TiGa の磁気特性
永元暢一A , 大岡隆太

鹿児島大理 A , 鹿児島大院理工 B , 東北大金研 C , 東大物性研 D , 東北学院大院工 E

郎 B , 重田出 B , 梅津理恵 C , 野村明子 C , 湯葢邦夫 C , 山内徹 D , 鹿又武 E , 真中浩貴 B , 寺田教男 B , 廣井政
彦B
ホイスラー合金 Co2 TiGa は、第一原理バンド計算からもられた磁気グリュナイゼンパラメータは TA = 7.87 × 103

94.6% の高いスピン分極率を示す遍歴強磁性体であることがK であった。以上の結果から，スピンゆらぎ理論を用いた

知られている [1, 2]。遍歴電子磁性における Takahashi のス

様々な解析から見積もった TA の値は過去の報告とほぼ一致

ピンゆらぎ理論によれば、熱ゆらぎの効果ばかりではなく、することが明らかになった [2]。

量子ゆらぎの効果も重要であることが指摘されている。

[1] Y. Miura et al., J. Appl. Phys. 99 (2006) 08J112.

そこで本研究では、アーク溶解法により Co2 TiGa の多結[2] T. Sasaki et al., J. Alloys Compd. 317 (2001) 406.

晶体を作製し、超伝導量子干渉計 (SQUID) を使用して磁化1.2測定を行い、自発磁化 Ms やキュリー温度 TC を決定した。ま[Ms(T)/Ms(5 K)]2

ンパラメータ TA を決定したので報告する。

M -H 曲線から得られた自発磁化の温度依存性 Ms (T ) を図1 に示す。Ms (T ) における T ! 0 での傾きから見積もった

磁気グリュナイゼンパラメータの値は TA = 8.23 × 103 K で

0.8

0.6
0.4
0.2
0

あった。さらに、TC 付近の M 4 -H/M 曲線における直線の傾

0

5000

10000

15000

T2 (K2)きを用いた解析から TA = 7.70 × 103 K と見積もられた。さ

図１Co2TiGaの自発磁化 Msの温度依存性

らに、5 K での M -H 曲線における飽和磁化の傾きから見積

A-14

Co2TiGa1

た、スピンゆらぎ理論による解析を行い、磁気グリュナイゼ

高圧ねじり加工されたタンタルの静水圧力下交流磁化率測定
九工大工 A , 九産大理工 B , 九大院工 C

野海のぞみA , 北村雄一郎 A , 田中将嗣 A , 美藤正樹 A , 出口博之 A ,西嵜照和 B , Kaveh EdalatiC , 堀田善治 C

Ta は 常 圧 下 で 4.5 K の 超 伝 導 転 移 温 度 Tc を も つ 。

一段階の Tc に戻り、その後、Struzhkin らと同様に Tc が減

Struzhkin らの静水圧力実験では、Tc は 20 GPa で 4.25 K

少する結果となった。Nb と Ta における HPT 効果の違いをまで減少した後上昇に転じ、45GPa で 4.4 K まで上昇する

調べることで Tc 上昇の新たなアプローチを開拓したい。

が、常圧の Tc を上回ることは無い [1]。一方、同族の Nb の

[1] V. V. Struzhkin et al, Phys. Rev.Lett.79,4262(1997).

Tc は、加圧によって 9.2K から一度僅かに下降した後、上昇5に転じ 10 GPa で 9.9 K の最大値を示す [1]。我々はこの Nbに対して、せん断ひずみ加工処理（高圧ねじり加工：HPT）

4.8
TC (K)

した静水圧力実験を行ったところ、Tc の最大が、2 GPa 付近に移動し、そこでの Tc は 9.9 K をわずかに超えた。これは、巨大なせん断ひずみが、Tc の加圧下での振る舞いに大きな影響を与えることを示唆している。

4.6

Struzhkin et al.

4.4
4.2

そこで我々は、Ta に対して 4.5 K より Tc が上昇すること4を期待して、HPT を施した試料に対して静水圧力実験を行っ0た。図 1 に、6 GPa でねじり回転数 N =10 の HPT 処理し5

10puressre (GPa)

た試料の Tc の圧力依存性を示す。HPT により Ta 試料は常圧下の Tc が二段階に分かれたが、1 GPa の僅かな圧力下で

8

15

A-15

ホイスラー合金 Co2 FeSi のエピタキシャル接合アンドレーエフ反射分光
鹿児島大院理工 A , 東北大金研 B , 物材機構 C , Twente 大理工 D

重田出A , 窪田崇秀 B , 桜庭裕弥 C , Cor

G. MolenaarD , Joost N. BeukersD , 木村尚次郎 B , Alexander A. GolubovD , Alexander BrinkmanD , 淡
路智 B , 高梨弘毅 B , 廣井政彦 A

L21 構造をもつホイスラー合金は，第一原理バンド計算でれた微分コンダクタンスは拡張 BTK 理論とよく一致した。

ハーフメタル特性が予想されており，高いキュリー温度を有原子レベルで清浄な界面を有する ECAR 法の解析から得らするという点からもハーフメタルの有力な材料であると考えれたスピン分極率 P は 55.0% であり，ECAR 法を用いてホられている。特に，ホイスラー合金 Co2 Fe1−x Mnx Si を用い

イスラー合金 Co2 FeSi のスピン分極率を決定することにはじた巨大磁気抵抗 (GMR) 素子に関しては，Co2 Fe1−x Mnx Si

めて成功した。

のハーフメタル特性を支持する実験結果が報告されている。

1.4

そこで我々は，ホイスラー合金のハーフメタル特性に注目し，超伝導体 NbN とホイスラー合金 Co2 Fe1−x Mnx Si のエピタ

1.2

キシャル多層膜の成膜および素子の作製と，エピタキシャル

G(V ) /GN

接合アンドレーエフ反射 (ECAR) 法を用いたホイスラー合金のスピン分極率の測定に取り組んでいる。
エ ピ タ キ シ ャ ル NbN/Co2 FeSi 接 合 の 規 格 化 微 分 コ ン
ダクタンス G(V )/GN の拡張 Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK) 理論を用いた解析結果を図に示す。微分コンダクタン

1.0
0.8
0.6
0.4

スのピークの値は 2.3 mV であり，NbN の超伝導ギャップ ∆

0.2
-10

に対応する。さらに，バイアス電圧が 4.1 mV の位置（∼ 2∆）

T = 4.2 K

ǻ = 2.00 meV
Ȧ = 0.24 meV
Z = 0.57
P = 55.0%
-5

0

5

10

V (mV)にディップ構造も観測された。ディップ構造を除くと，得らA-16

Experiment
BTK fit

重力による超流動トーラスの分裂
九大総理工 A

蝶野弘臣A , 坂口英継 A

インクを水に垂らすと液滴が沈降する。最初、液滴は球でありまた U=pz としており、p は重力パラメータである。

体状であったのが渦輪へと変化し、Rayleigh-Tayler 不安定

初期条件として、トーラスは (1+ δ・cosm θ）で歪んでい性により複数個の滴に自発的に分裂していく。渦の存在がる。ただしθは x ＝ y ＝０を軸とした角度である。我々は mRayleigh-Tayler 不安定性を抑制することが報告されているをモード数と呼ぶ。トーラスの半径、重力パラメータ、モード[1]。そこで本研究では、量子系においてもこうした結果が数を変化させ、トーラスの安定性を調べた。安定性は Fourier

得られるのかどうかをコンピュータ・シミュレーションを

振幅の時間変化で判断する。本講演ではそれらのシミュレー

使って調べた。

ション結果を報告する。

２成分の希薄 Bose 系で、成分２で構成されたトーラスを成分１でできた Bose 気体中を沈降する系を[1] M. Shimokawa et al., Phys. Rev. E 93, 062214 (2016)&

考えた。成分２の方の密度を大きくすることで落下する仕組

 "#$ Ψ& = − ) * ) + Ψ& ) +, Ψ) ) ) Ψ&       & "#$ Ψ) = − * ) + Ψ) ) +, Ψ& ) ) + . Ψ)    みである。各々の成分は以下の結合 Gross-Pitaevskii 方程式

(1),(2) に従う。ここで、g は他成分との相互作用パラメータ9)酸化グラフェンの伝導メカニズム

A-17

九州工業大学大学院工学府 A , 九州工業大学大学院工学府 B , 九州工業大学大学院工学部 C , 九州工業大
学D

中島史寛A , 依里忠樹 B , 服部速水 C , 孫勇 D

酸化グラフェンの伝導メカニズム
九州工業大学大学院先端機能システム工学専攻

1. 背景・目的

中島史寛、依里忠樹、服部速水、孫勇

ここで、𝜙はバリアの高さ、  𝑣はバリア両端の電位差、s

グラフェンはよく電気を通す 2 次元シート材料として電は試料の厚さ、𝑚はキャリアの質量である。

子デバイス、蓄電デバイス、触媒などの分野で研究が盛ん

この式によれば、ln(𝑖/𝑉) ~V  は直線となる。本実験で得らに行われており、安価で化学耐性、耐熱性及び機械特性等れたln(𝑖/𝑉) ~𝑉  曲線を図 2 に示す。

が優れているため、シリコンや貴金属の代替品として有望視されている材料である。その中で、伝導率の制御がグラⅡ

フェンより容易である酸化グラフェンが注目されているⅡため、本研究では、酸化グラフェン試料の温度、電界強度及び密度依存性測定を行い、電気伝導メカニズムの解明をⅠⅠ目的とした。

2. 実験方法
図 2. ln  (𝑖/𝑉)~𝑉  曲線

ナノ酸化グラフェン粉末試料と 2 枚の金箔とのセットをプレスして、ペレットを作製した。その際、プレスの圧力は、0.5 と 0.7t の 2 種類で試料密度を調整した。またペレットは、直径 5mm、厚さは、それぞれ 0.108 と 0.113mmであった。電気特性評価においては、真空チャンバー内に

ここで、𝑉は試料両端のバイアスである。この図からわかるように各グループ内では、トンネリング伝導の存在が確認できた。Sklovskii によれば、電気伝導は(2)式で表現できる。ここで、d は伝導の次元ファクター、𝑉 は定数である。

設置したペレット試料にバイアスを掛けながら 15～450 K（1K ステップ）の温度範囲で昇温と降温過程の 2 コース

G(V) = 𝐺−𝑉𝑉

・・・・・・・(2)で測定を行った。
本実験で得られた結果を(2)式で線形曲線にフィッティン

3. 結果・考察
図 1 に試料の電流-­‐電圧特性を示す。低電圧領域(Ⅰ)と高グした時の R2 値を表 1 に示す。
表 1. R2 の値

電圧領域(Ⅱ)の 2 つのグループが存在し、グループ内では電流は電圧に比例し、オームの法則が成立した。

Ⅱ

Ⅱ

次元
3
2
1

Ⅰ
0.9974
0.99490.987550K

Ⅱ0.99880.998
0.9954

450K
Ⅰ
Ⅱ
0.996
0.99850.993
0.99730.98450.99392 つの伝導グループも含め、電気伝導は 3 次元的であることが判明した。

Ⅰ

Ⅰ

4. 結論
酸化グラフェンには、2 つの伝導状態が存在し、いずれの状態においても温度と電界に依存すると共に、量子伝導

図 1. 電流‐電圧特性
トンネリング伝導が存在する場合、Simmons の(1)式で表
現できる。
I=

であることが分かった。また、電流は空間的に 3 次元で伝導することも判明した。

参考文献[1] Shikrishna Pandey 「 Transition from direct to Fowler-

4πs 2𝑚𝜙𝑣 exp −
・・・・・
（1）
ℎ

nordheim tunneling in chemically reduced graphene oxide film」

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