Magnetic and electronic nature of layered transition-metal oxysulfides

层状过渡金属硫氧化物的磁性和电子性质

基本信息

  • 批准号:
    11640358
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 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

Novel layered transition-metal oxysulfide Sr_2Cu_2CoO_2S_2 (I/4mmm), which crystallizes in an unusual intergrowth structure with alternating square-planar CoO_2 sheets and SrCu_2S_2 layers, have been studied to reveal the electronic and magnetic nature as follows.Sr_2Cu_2CoO_2S_2 is a p-type antiferromagnetic (AF) semiconductor with TN (=200K) determined by the magnetic susceptibility (χ) ana the neutron powder diffraction (NPD) measurements. Above T_t (=140K), the. χ shows a broad maximum indicative of two-dimensional (2D) AF nature as normally seen for K_2NiF_<4->type AF compounds. The derivative permeability (dμ/dT) curves have a kink near T_t at which the AF nature is changed from 2D to 3D ; T_t extremely rises with increasing pressure (dT./dP-13.5K/kbar), indicating that 3D-type AF state is more stable under pressure as compared to 2D-type AF state. Tlle T_t in the dFL /dT curves correspond to the bending point of the resistivity, and above T_t the nearest-neighbor hopping conduction occurs. The Cu ion of die Cu_2S_2 layer is in the mono-valent state (Cu_+ : d_<10>) and the CoO_2 square-planes have the strongly correlated electronic nature (with the O 2p-to-Co 3d charge transfer energy Δ=4.2eV and the on-site d-d Coulomb. repulsion energy U=5eV), according to experimental and theoretical x-ray photoemission spectroscopy (XPS) study. Therefore, the magnetic nature is not originated from the Cu_2S_2 layers but the strongly correlated CoO_2 square-planes, which is consistent with the NPD analysis. In Cu-doped Sr_2Cu_2CoO_2S_2 with Co_<1-x>Cu_xxO2 Planes, the samples with x<0.4 shows a semiconducting behavior, while the samples with x=0.4 and x=0.5 exhibits a metal-semiconductor transition at 200K and 175K, respectively. This feature of Cu-doping into the CoO_2 planes suggests that Sr_2Cu_2(Co, Cu)O_2S_2 situates near the strongly correlated metallic region in the so-called Zaanen-Sawatzky-Allen electronic diagram.
新型分层过渡金属氧硫化物SR_2CU_2COO_2S_2(I/4MMM),它以与替代方形 - 平面COO_2 sheets和srcu_2s_2层的不寻常的增长结构结晶,以揭示电子和磁性,以揭示电子和磁性iS_ 2sr_2cu_2cu_2cu_2cuo_2cuo ooo。由磁敏感性(χ)和中子粉末衍射(NPD)测量结果确定的TN(= 200K)的抗铁磁(AF)半导体。上方T_T(= 140K),。 χ显示了通常在K_2NIF_ <4->类型的AF化合物的二维(2D)AF性质的广泛指示。衍生渗透性(Dμ/DT)曲线在T_T附近有一个扭结,在T_T中,AF性质从2D更改为3D; T_T随着压力的增加(DT./DP-13.5K/KBAR)极高地升高,表明与2D型AF状态相比,在压力下3D-TYPE AF状态更稳定。 DFL /DT曲线中的T_T对应于电阻的弯曲点,而在T_T上方则发生最近的邻居跳动传导。 The Cu ion of die Cu_2S_2 layer is in the mono-valent state (Cu_+ : d_<10>) and the CoO_2 square-planes have the strongly correlated electronic nature (with the O 2p-to-Co 3d charge transfer energy Δ=4.2eV and the on-site d-d Coulomb. repulsion energy U=5eV), according to experimental and theoretical x-ray photoemission spectroscopy (XPS)研究。因此,磁性不是从CU_2S_2层原始的,而是强相关的COO_2方形平面,这与NPD分析是一致的。在cu掺杂的SR_2CU_2COO_2S_2中,具有Co_ <1-X> Cu_xxo2平面,x <0.4的样品显示了半导体的行为,而x = 0.4和x = 0.5的样品分别在200K和175K处显示了金属 - 巨型导体的转换。 CU掺杂到COO_2平面的此特征表明,在所谓的Zaanen-Sawatzky-Sawatzky-Allen Allen电子图中,SR_2CU_2(CO,CU)O_2S_2位于强相关的金属区域附近。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Matoba, T.Takeuchi, Y.Kamihara, M.Itoh, K.Ohoyama, and Y.Yamaguchi: "Magnetism of Novel Layered Cobalt Oxysulfide Sr_2Cu_2CoO_2S_2 With Strongly Correlated CoO_2 Square-Planes"Physica B. (in press).
M.Matoba、T.Takeuchi、Y.Kamihara、M.Itoh、K.Ohoyama 和 Y.Yamaguchi:“具有强相关 CoO_2 方形平面的新型层状氧硫化钴 Sr_2Cu_2CoO_2S_2 的磁性”Physica B.(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Okada, M.Matoba, H.Yoshida, K.Ohoyama, and Y.Yamaguchi: "Pressure Effect on Magnetic and Electronic Nature of Sr_2Cu_2CoO_2S_2 with Strongly Correlated CoO_2 Square-Planes"J.Phys. Chem. Solids. (in press).
S.Okada、M.Matoba、H.Yoshida、K.Ohoyama 和 Y.Yamaguchi:“压力对具有强相关 CoO_2 方形平面的 Sr_2Cu_2CoO_2S_2 的磁和电子性质的影响”J.Phys。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Matoba et al.: "Neutron Powder Diffraction on Novel Layered Cobalt Oxysulfide Sr_2Cu_2CoO_2S_2 in Strongly Correlated Electron Systems"J.Phys.Soc.Jpn. 70(Suppl). 64-66 (2001)
M.Matoba 等:“强相关电子系统中新型层状氧硫化钴 Sr_2Cu_2CoO_2S_2 的中子粉末衍射”J.Phys.Soc.Jpn。
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Okada,M.Matoba et al.: "Pressure Effect on Magnetic and Electronic Nature of Sr_2Cu_2CoO_2S_2 with Strongly Correlated CoO_2 Square-Planes."J.Phys.Chem.Solids. (in press).
S.Okada,M.Matoba 等人:“压力对具有强相关 CoO_2 方形平面的 Sr_2Cu_2CoO_2S_2 的磁性和电子性质的影响。”J.Phys.Chem.Solids。
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    0
  • 作者:
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Y.Kamihara, S, Okada and M.Matoba: "Properties of Layered Magnetic Semiconducors Sr_2Cu_2Zn_<1-x>Mn_xO_2S_2 in Multinary Systems [in Japanese]."J.Magn. Soc. Jpn.. 25. 739 (2001)
Y.Kamihara、S、Okada 和 M.Matoba:“多元系统中层状磁半导体 Sr_2Cu_2Zn_<1-x>Mn_xO_2S_2 的特性 [日语]”。
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