マンガン酸化物の特異な金属相における軌道の自由度

氧化锰独特金属相的轨道自由度

基本信息

批准号：
10740155
负责人：
石原純夫
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

科学研究費補助金交付時に平成11年度の研究計画として以下の2点を取り上げた。[1]金属相における有限温度の軌道状態と軌道の自由度のある系における相転移、[2]金属相におけるスピン、軌道励起。[1]については、昨年度開発した理論的計算手法をもとに有限温度、有限キャリアーにおける軌道状態について計算を行った。これにより(1)軌道秩序・無秩序転移は一般的に一次相転移であること、並びに(2)異方的なスピン構造に対する磁気転移温度は、軌道相転移温度より低いことが示された。これらのことはスピン構造の対称性と軌道空間の対称性から導かれる一般的な結論であり、現在までに知られている多くのマンガン酸化物の金属相の振る舞いを説明するものである。また巨大磁気抵抗効果(CMR)は軌道秩序・無秩序転移近傍で出現していることから、ここで示された一時相転移がCMRの起源に大きな寄与をするものと考えられる。以上の解析を更に層状構造を持つマンガン酸化物に適用し、その強磁性相の出現に対しては2つの軌道の混成が重要な役割を果たすことが理論的に示された。研究計画[2]については、上述の計算手法を用いて金属相における軌道の揺らぎ・励起と磁性との関係を調べた。温度の上昇に伴って層状反強磁性相から強磁性相への転移が見られるが、これは軌道の揺らぎにより生じるものであることが示された。これは最近なされたNd_<1-X>Sr_XMnO_3における中性子散乱実験の結果を説明するものである。さらに上記の2つの研究課題に関連して、軌道状態を直接観測する手段である共鳴X線散乱法に間する理論を発展させ、その結果は現在雑誌Physical Review Lettersに投稿中である。

在授予科学研究补助金时，将以下两点作为1999财政年度的研究计划。 [1] 金属相中具有有限温度轨道状态和轨道自由度的系统中的相变，[2] 金属相中的自旋和轨道激发。对于[1]，我们基于去年开发的理论计算方法计算了有限温度和有限载流子下的轨道状态。这表明：（1）轨道有序-无序转变通常是一级相变，（2）各向异性自旋结构的磁转变温度低于轨道相变温度。这些是从自旋结构的对称性和轨道空间的对称性得出的一般结论，它们解释了迄今为止已知的许多锰氧化物金属相的行为。此外，由于巨磁阻效应（CMR）出现在轨道有序-无序转变附近，因此认为这里显示的临时相变对CMR的起源做出了重大贡献。上述分析进一步应用于具有层状结构的氧化锰，从理论上表明，两个轨道的杂化对于铁磁相的出现起着重要作用。关于研究计划[2]，我们使用上述计算方法研究了金属相中轨道涨落/激发与磁性之间的关系。随着温度升高，观察到从层状反铁磁相到铁磁相的转变，这被证明是由轨道波动引起的。这解释了最近 Nd_<1-X>Sr_XMnO_3 中子散射实验的结果。此外，结合上述两个研究课题，我们开发了一种利用共振X射线散射的理论，这是一种直接观察轨道状态的手段，目前该结果正在提交给《物理评论快报》杂志。