軌道整列酸化物結晶における超強磁場下での量子相制御

轨道排列氧化物晶体中超强磁场下的量子相位控制

基本信息

批准号：
18044009
负责人：
桑原英樹
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、超強磁場を利用した巨大電気磁気応答を示す新しい磁性強誘電体の開拓を目的に実験を行った。まず最初に、サイクロイド型スパイラル磁気構造を持つことが報告されているBa_2CuGe_2O_7に着目した。Ba_2CuGe_2O_7は磁気転移温度が3.26Kと低い。そこで磁性を担うCu^<2+>(S=1/2)をCo^<2+>(S=3/2)へと変化させることで転移温度の上昇をねらい、Ba_2CuGe_2O_7と類似した結晶構造を持つ低次元磁性体A_2CoSi_2O_7(A=Ca,Sr,Ba)に注目し、これらの電気磁気特性を調べた。その結果、転移温度は5〜7K程度に上昇させることができた。しかしながら、Sr_2CoSi_2O_7、Ba_2CoSi_2O_7においては自発電気分極が観測されなかった。一方、Ca_2CoSi_2O_7においては磁場を印加することで「巨大なマグネトキャパシタンス」と「電場の影響を受けない電気分極(磁場誘起焦電性)」が観測された。そこで、Ca_2CoSi_2O_7における磁場誘起焦電性のメカニズムの解明を目指し、パルス強磁場発生装置を用いて強磁場中の電気分極・磁化の測定を行った(東京大学物性研究所:徳永将史准教授との共同研究)。その結果、磁場を増加させていくことで電気分極が発現し、8T付近でその方向が反転していることが分かった。その後、電気分極は単調に増加していき、12T付近で極大を示す。さらに磁場を印加していくと、磁化の飽和に伴い17T付近で消失していることが分かった。磁場印加によって出現した電気分極が磁化の飽和に伴い消滅していることから、特殊な磁気構造が電気分極を誘起していることが示唆される。さらに、X線・中性子回折実験などにより、結晶構造・磁気構造を微視的に調べていき、磁場誘起焦電性の発現メカニズムの解明を目指す。

在这项研究中，我们进行了实验，目的是开发利用超强磁场表现出巨大电磁响应的新型磁性铁电材料。首先，我们关注Ba_2CuGe_2O_7，据报道它具有摆线螺旋磁结构。 Ba_2CuGe_2O_7具有3.26K的低磁转变温度。因此，我们的目标是通过将负责磁性的 Cu^<2+> (S = 1/2) 更改为具有晶体的 Co^<2+> (S = 3/2) 来提高转变温度我们研究了与Ba_2CuGe_2O_7类似的低维磁性材料A_2CoSi_2O_7（A=Ca,Sr,Ba），并研究了它们的电磁特性。结果，转变温度可升高至约5-7K。然而，在Sr_2CoSi_2O_7和Ba_2CoSi_2O_7中没有观察到自发极化。另一方面，在Ca_2CoSi_2O_7中，通过施加磁场观察到“巨大的磁电容”和“不受电场影响的电极化（磁场感应热释电）”。因此，为了阐明Ca_2CoSi_2O_7中磁场诱发热释电的机制，我们使用脉冲强磁场发生器测量了强磁场中的电极化和磁化强度（与固体物理研究所Masashi Tokunaga副教授一起）东京大学）联合研究。结果发现，随着磁场的增加，发生电极化，并且其方向在8T附近反转。此后，电极化强度单调增加，并在 12T 左右达到最大值。当进一步施加磁场时，发现磁化强度在17T附近消失，并且磁化强度变得饱和。施加磁场时出现的电极化随着磁化饱和而消失，这表明特殊的磁结构会引起电极化。此外，我们将通过X射线和中子衍射实验对晶体和磁性结构进行微观研究，旨在阐明磁场诱导热释电的机制。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effects of stripe fluctuations and band-width control on the chemical potential shift in manganites

条纹涨落和带宽控制对锰酸盐化学势变化的影响

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taro Nakajima;Setsuo Mitsuda;Toshiya Inami;Noriki Terada;Hiroyuki Ohsumi;Karel Prokes;and Andrei Podlesnyak;K. Ebata
通讯作者：
K. Ebata

Nano-structural evidence at the phase boundary of A-and C-type antiferromagnetic phases in Nd_<1-χ>Sr_χMnO_3 crystals

Nd_<1-χ>Sr_χMnO_3晶体中A型和C型反铁磁相相界的纳米结构证据