マンガン酸化物系における電子軌道自由度の制御

氧化锰系统中电子轨道自由度的控制

基本信息

批准号：
11740213
负责人：
桑原英樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Sophia 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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究に引き続き幅広くホール濃度を変化させたペロブスカイト型マンガン酸化物結晶を作製しその電荷ダイナミクスをホール測定により調べた。さらに前年度に見出した3dx2-y2の動的な軌道整列に起因する大きな異方性を示す層状反強磁性ペロブスカイトマンガン酸化物の軌道整列安定性を、パルス強磁場の印加によってその磁化過程を測定し、検討した。また、本系を母物質としたバンド幅変化による物性変化についても調べた。その結果以下の基礎物性が明らかになった。1.低ホール濃度領域の基底状態におけるキャリアーの振る舞いは、正常ホール係数の値から、正孔的であり、正孔濃度は仕込み組成によらずほぼ一定の値をとり、またホール係数の温度依存性は殆ど無いことがわかった。さらに、低温から強磁性転移温度に向かって増大する異常ホール効果が観測され、その大きさはスピンの秩序変数である磁化および還元温度のベキ乗則にしたがっていることが明らかとなった。2.高ホール濃度領域で金属絶縁体相境界を見出した。この相境界では異なる結晶構造を持つ金属相、絶縁体相の2相共存状態が観測された。また従来のマンガン酸化物では見られなかった正の巨大磁気抵抗効果を発見した。3.安定な軌道・磁気秩序状態を持つ層状反強磁性マンガン酸化物試料がどのような磁化過程で飽和磁化まで達するか、45Tまでのパルス強磁場を用いて調べた。超強磁場の印加によって反強磁性異方的金属相はメタ磁性転移を起こし強磁性等方的金属相に相変化させることができることが明らかとなった。この結果は磁場-温度平面上の相図として纏めた。さらにバンド幅の減少に伴い反強磁性異方的金属相から反強磁性絶縁体相へ転移が観測された。また、金属-絶縁体相境界ぎりぎりの絶縁体組成の試料に磁場を印加することによって(キャント反強磁性)金属相に転移させることができた。

继续前一年的研究，我们制造了空穴浓度变化很大的钙钛矿型氧化锰晶体，并通过空穴测量研究了它们的电荷动力学。此外，我们通过施加脉冲强磁场测量其磁化强度，测量了层状反铁磁钙钛矿锰氧化物的轨道排列稳定性，由于我们去年发现的3dx2-y2的动态轨道排列，该材料表现出很大的各向异性我考虑过。我们还研究了使用该系统作为主体材料由于带宽变化而导致的物理特性的变化。结果，揭示了以下基本物理性质。 1、低空穴浓度区基态载流子的行为从正常霍尔系数的值来看是类空穴的，并且无论充电成分如何，空穴浓度都取接近恒定的值，霍尔系数为温度事实证明几乎没有性。此外，还观察到反常霍尔效应，该效应从低温增加到铁磁转变温度，并且发现其大小遵循自旋序变量磁化强度和还原温度的幂律。 2.我们在高空穴浓度区域发现了金属-绝缘体相界。在该相界处，观察到晶体结构不同的金属相和绝缘体相的两相共存状态。他们还发现了传统锰氧化物中未曾见过的正巨磁阻效应。 3.我们研究了具有稳定轨道和磁有序状态的层状反铁磁氧化锰样品使用高达45T的脉冲强磁场达到饱和磁化的磁化过程。研究表明，反铁磁各向异性金属相会发生变磁转变，并且通过施加超强磁场可以转变为铁磁各向同性金属相。结果总结为磁场-温度平面上的相图。此外，随着带宽减小，观察到从反铁磁各向异性金属相到反铁磁绝缘相的转变。此外，通过对金属-绝缘体相界边缘具有绝缘体成分的样品施加磁场，我们能够将其转变为金属相（不能反铁磁性）。