パイロクロア格子状のスピン液体状態と非従来型異常ホール効果

烧绿石晶格自旋液态与非常规反常霍尔效应

基本信息

  • 批准号:
    19014006
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.8万
  • 依托单位:
  • 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:
    2007
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2007 至 2008
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

我々は、フラストレーションによる異常な磁気伝導効果、あるいは、新しい相転移の可能性に注目して研究を行ってきた。その結果、パイロクロア型金属磁性体Pr_2Ir_2O_7の2K以下のスピン液体状態において、ホール抵抗が温度・磁場を関数として大きな履歴現象を示すことを見出した。この2K以下の低温状態では、パイロクロ格子上の[111] 異方性を持つ4fモーメント聞に、RKKY相互作用による強磁性相関が働くことで、スピンアイス的な状態が形成されると考えられる。ただし、0.2K以上では常磁性状態であることから、観測された大きなホール抵抗のヒステレシスは、4fモーメントがカイラリティなどの高次の自由度を使って時間反転対称性を破った状態を形成することを示唆する。μSRの測定からはPrモーメントが低温0.1Kまで熱的揺らぎを伴いスピン液体状態にあることが考えられる。一方、幾何学的フラストレーションをコントロールする方法として, さまざまな条件下でのPr_2Ir_2O_7の合成を行い, IrサイトにPrを置換することに成功した。これは得られたサンプルの単位胞の体積が増大していることから確認され, 化学的圧力と物理的圧力はいずれも高圧になるに従い電気抵抗の極小を与える温度が上昇するという整合性の取れた傾向を示した。さらに, Pr置換を行ったサンプルで低温において磁気転移を誘起することに成功した。これはPrイオン間に新たな相互作用が入ったためにフラストレーションが弱まったことに起因する可能性がある。最後に、我々の開発した2次元モット転移系のモット転移近傍の系Ca_<1.8>Sr_<0.2>RuO_4において、重い電子状態が軌道に依存した形で現れることを、角度分解型光電子分光(ARPES)を用いた測定から明らかにした。
我们一直在进行研究,重点关注由于挫折或新相变而导致异常磁导效应的可能性。结果发现,自旋液态的烧绿石金属磁性材料Pr_2Ir_2O_7的霍尔电阻在2K以下随温度和磁场的变化表现出较大的磁滞现象。在这种低于2K的低温状态下,由于4f矩与烧绿石晶格上的[111]各向异性之间的RKKY相互作用而形成铁磁关联,因此认为形成了自旋冰状状态。然而,由于它处于 0.2K 以上的顺磁状态,因此观察到的大霍尔电阻磁滞是由于 4f 矩形成了一种状态,其中使用更高的自由度(例如手性表明)打破了时间反转对称性。 μSR测量表明Pr矩处于自旋液态,热波动低至0.1K的低温。另一方面,作为控制几何挫败的方法,我们在各种条件下合成了Pr_2Ir_2O_7,并成功地取代了Ir位点上的Pr。这通过获得的样品中晶胞体积的增加得到证实,并且化学压力和物理压力一致,因为随着压力增加,电阻达到最小值的温度增加。表现出类似的趋势。此外,我们成功地在 Pr 取代样品中诱导了低温磁转变。这可能是由于 Pr 离子之间新的相互作用导致挫败感减弱。最后,在我们开发的二维莫特跃迁系统的莫特跃迁附近的Ca_<1.8>Sr_<0.2>RuO_4系统中,我们使用角分辨光电子能谱(ARPES)证明了重电子态以轨道依赖的方式出现))。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    良知健;宮崎裕司;齋藤一弥;福岡宏;山中昭司;谷垣勝己;瀬戸幹生;前田泰奈;山中伸弥;Y. Imai;中辻 知
  • 通讯作者:
    中辻 知
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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