UCoGeの強磁性量子臨界近傍の超伝導
UCoGeは強磁性の内部で超伝導転移を示す強磁性超伝導体の1つで，強磁性の量子臨界性が超伝導に関連していると考えられています。実際，強磁性が約1 GPa（1万気圧）の静水圧の印加によって消失しても超伝導相が存在するうえ，強磁性が消失する近傍で超伝導がやや増強される様子が知られており，これは強磁性量子臨界点（QCP）によって誘起される超伝導の証拠の1つと言えます。一方，我々の過去の核四重極共鳴（NQR）から，実は強磁性転移は弱い一次相転移であることが明らかとなっています。さらに中間圧力では強磁性と常磁性が相分離したまま超伝導転移する様子が観測され，どのように2つの超伝導状態が試料中に共存しているのかが注目されていました。
今回我々はUCoGeの単結晶試料に対して，この相分離が超伝導状態でも見られる0.3 GPaで59Co NQRを行いました。核スピン―格子緩和率（1/T1）を測定したところ，常磁性サイトでは明確に超伝導の異常，すなわち超伝導ギャップが開く様子が見られましたが，強磁性では超伝導転移温度以下でも明確な異常は観測されませんでした。また，NQRスペクトル（下図）の結果から，試料中の常磁性サイトの割合が超伝導で増加する，つまり超伝導の出現によって強磁性が少し抑制される可能性があることがわかりました。強磁性超伝導体といえども強磁性による内部磁場のもとでは超伝導凝縮エネルギーが減少するので，相分離状態では常磁性の方が超伝導の発現に有利であると考えられます。
本研究は名古屋大学及び東北大学金属材料研究所との共同研究です。この結果はJournal of the Physical Society of JapanにLetterとして掲載されています。preprintはこちら。
図：0.3 GPaにおけるUCoGeの59Co NQRスペクトルの温度依存性。(a) 強い高周波磁場で励起した場合。常磁性の信号は強磁性の出現に伴い弱くなるが，超伝導状態では相対的に増強に転じた。(b) 弱い高周波磁場で励起した場合。常磁性の信号はより明確に観測される一方，強磁性信号はほとんど見えなかった。この違いは，最適な高周波磁場が2つのサイトで異なることを意味する。
論文情報
J. Phys. Soc. Jpn.
88
113704
Oct.
2019