ルテニウム素酸化物の遍歴磁性の研究と新超伝導物質の探索

氧化钌巡回磁性研究及新型超导材料的寻找

• 批准号: 08640462
• 负责人: 前野 悦輝
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640462/
• 关键词: ルテニウム酸化物; 酸化物超伝導体; 遍歴磁性

我々は1994年に、ルテニウム酸化物Sr_2RuO_4が、銅酸化物高温超伝導体以外では初めての「層状ペロブスカイト構造」の超伝導体であることを世界に先駆けて発見した(臨界温度はT_c=1.4K)。この超伝導体と同一の2次元構造をもつ銅酸化物はT_c=40Kの超伝導体であるが、その関連物質としては銅-酸素面が2層ずつ対になった擬2次元構造の物質ではT_c=60Kとなることが知られている。本研究では、後者の銅酸化物と基本的に同一の構造をもつ物質として我々が新たに開発した擬2次元構造の新物質系、Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_yのスピン相関と超伝導性を明らかにする目的で、物質合成、構造解析、磁化率・電気抵抗率・比熱などの測定を行った。その結果、Caの含有量x=1.2を境に、それより高濃度側では層間隔が顕著に短くなる結晶構造の変化を見いだした。この変化を理解するために、本補助金で購入した熱分析システムを用いて、Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_yをアルゴン・水素混合ガス中で分解させたときの質量変化を精密測定することによって、試料に含まれる酸素量yを決定した。その結果、Caの含有量に依らずyは7.0であり、x=1.2を境に見られる構造の変化は、酸素含有量の変化を伴うものでないことが明らかになった。さらに電子線回折による構造解析から、RuO_6八面体は層内で回転した状態で凍結していることが明らかになり、この回転とRuO_6八面体の層面からの傾斜という2種類の歪みによってx=1.2を境にした構造変化が説明できることがわかった。また、この構造変化に伴って、Ruスピン間の面内の相互作用が反強磁性的なものから強磁性的なものへと変化し、面間の相互作用はこれとは逆にCa高濃度側で反強磁性的となることも明らかにできた。新たな超伝導相はまだこの系では見つけていないが、磁気転移温度が3K程度まで抑制されるx=1.0付近では、その磁性が遍歴電子系に対するいわゆる「弱い強磁性」の理論を用いて説明できることを示すことができた。

1994年，我们在国际上首次发现氧化钌Sr_2RuO_4是除氧化铜高温超导体外第一个“层状钙钛矿结构”超导体（临界温度T_c=1.4K）。与该超导体具有相同二维结构的氧化铜是T_c=40K的超导体，但相关材料包括具有铜-氧平面成对成两层的准二维结构的物质。已知T_c=60K。在这项研究中，我们研究了Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y的自旋关联和超导性，这是我们新开发的一种具有准二维结构的新材料体系，其结构与后者的氧化铜基本相同。为了澄清这一点，我们进行了材料合成、结构分析以及磁化率、电阻率、比热等的测量。结果，我们发现晶体结构发生了变化，当 Ca 浓度高于 x=1.2 时，层间距明显变短。为了了解这种变化，我们使用本次资助购买的热分析系统，精确测量了Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y在氩/氢混合气体中分解时的质量变化以及其中所含的氧量y。样品被测定。其结果，与Ca含量无关，y为7.0，可知x＝1.2时观察到的结构变化不伴随氧含量的变化。此外，使用电子衍射的结构分析表明，RuO_6八面体在层内以旋转状态冻结，并且由于两种类型的变形：这种旋转和RuO_6八面体从层平面的倾斜，发现x = 1.2跨边界的结构变化是可以解释的。此外，随着这种结构变化，Ru自旋之间的面内相互作用从反铁磁性变为铁磁性，并且相反，当Ca浓度高时，面间相互作用发生变化，还表明其变为反铁磁性。侧面。尽管该系统中尚未发现新的超导相，但其磁性可以使用 x = 1.0 附近的流动电子系统的所谓“弱铁磁性”理论来解释，其中磁转变温度被抑制到约 3K。我能够展示我能做什么。

项目成果

Markus Braden: "Structural Analysis of Sr_2RuO_4" Physica C. 273. 248-254 (1997)

Markus Braden：“Sr_2RuO_4 的结构分析”Physica C. 273. 248-254 (1997)

池田伸一: "Two Distinct Stractural Phases in Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y" J.Low Temp.Phys.105-5/6. 1599-1604 (1996)

Shinichi Ikeda：“Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y 中的两个不同结构相”J.Low Temp.Phys.105-5/6（1996）。

前野悦輝: "Two-Dimensional Fermi Liquid Behavior of the Superconductor Sr_2RuO_4" J.Phys.Soc.Jpn.66・5(予定). (1997)

Etsuteru Maeno：“超导体 Sr_2RuO_4 的二维费米液体行为”J.Phys.Soc.Jpn.66・5（计划）（1997 年）。

前野悦輝: "Fermi Liquid Properties and Superconductivity of Sr_2RuO_4" Czechoslovak J.Phys.46・Suppl.S6. 3097-3104 (1996)

Etsuteru Maeno：“Sr_2RuO_4 的费米液体性质和超导性”捷克斯洛伐克 J.Phys.46·Suppl.S6 (1996)。

井上靖秀: "Crystallographic Features of Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y" Advances in Superconductivity. IX(予定). (1997)

Yasuhide Inoue：“Sr_<3-x>Ca_xRu_2O_y 的晶体学特征”超导进展 IX（计划）。