秩序化ペロブスカイトを主としたd-f電子系酸化物の物性に関する研究

以有序钙钛矿为主的d-f电子系氧化物物理性能研究

• 批准号: 00J07097
• 负责人: 土井 貴弘
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J07097/
• 关键词: ペロブスカイト; 酸化物; 反強磁性; 磁気構造; 磁化率; 比熱; 中性子回折; メスバウア分光

以下のd-f混合電子系酸化物を対象とした研究を行い、その結晶構造と磁気的性質を明らかにした。1.これまでの研究結果から、6H型のペロブスカイトBa_3LnRu_2O_9(Ln=ランタノイド)が特異な磁気的性質を示すことを見い出してきた。その挙動の原因を理解するため、Lnイオンとして非磁性のY^<3+>、La^<3+>、Lu^<3+>、及び、磁性の弱いEu^<3+>、Sm^<3+>を持つ化合物を対象とし、この化合物中でのRuイオンの磁気的挙動を解明した。詳細な磁化率・比熱等の測定を行うことで、このシリーズで見られる特徴的な磁化率の挙動(T=135-400Kでのブロードな極大、T<10Kでの磁気異常)が、"Ru^<4.5+>_2O_9ダイマー"という2個のRuO_6八面体が面共有したユニット内で、Ru-Ruイオン間の強い反強磁性的相互作用を反映したものであることが明らかになった。また、Ru^<4.5+>_2O_9ダイマー内の磁気モーメントは完全にはキャンセルされず、低温で少なくともS=1/2のスピンを残す。低温で観測された磁気異常は、このダイマー間の相互作用によるものであることがわかった。2.6H型のペロブスカイトBa_3LuRu_2O_9における、ランタノイドイオンの磁気的挙動に着目し、大きな磁気モーメントを持つLn=Gd, Ho-Ybを含んだ化合物の磁気的性質に関して研究を行った。磁化率・比熱測定を行い、いずれも低温(4.5-14.8K)で大きな比熱の異常を伴う磁気転移を示すことを発見した。比熱データから、この磁気転移による磁気エントロピー変化を定量的に解析し、Ln^<3+>イオンの反強磁性転移が起こっていることを明らかにした。3.秩序化ペロブスカイトBa_2LnReO_6 (Ln=Y,Nd,Sm-Lu)の合成と結晶構造、磁気的性質に関する研究を行った。Ba_2LnReO_6 (Ln=Y,Nd,Sm-Lu)の合成に成功し、それらはLn^<3+>とRe^<5+>が交互に規則配列した、単斜晶秩序化ペロブスカイト構造であることを明らかにした。磁化率・比熱の測定結果から、Ba_2LnReO_6 (Ln=Y,Nd,Sm,Gd-Ho,Lu)が約30-100Kで反強磁性転移を示すことを見い出した。これらの成果の一部に関して、第12回固体の反応性討論会(2001年11月東京)、及び、第41回セラミックス基礎科学討論会(2003年1月鹿児島)等で報告を行った。

我们对以下d-f混合电子氧化物进行了研究，并阐明了它们的晶体结构和磁性能。 1.从我们迄今为止的研究成果来看，我们发现6H型钙钛矿Ba_3LnRu_2O_9（Ln=镧系元素）表现出独特的磁性能。为了理解这种行为的原因，我们使用非磁性 Y^<3+>、La^<3+>、Lu^<3+> 和弱磁性 Eu^<3+>、Sm^ 作为 Ln我们重点关注具有 <3+> 的化合物，并阐明了这些化合物中 Ru 离子的磁性行为。通过对磁化率、比热等进行详细测量，我们发现该系列中所见的特征磁化率行为（T=135-400K 处的宽最大值，T<10K 处的磁异常）已被揭示，这反映了称为“^<4.5+>_2O_9 二聚体”的单元内 Ru-Ru 离子之间的强反铁磁相互作用，其中两个 RuO_6 八面体共享一个表面。此外，Ru^<4.5+>_2O_9二聚体中的磁矩并未完全消除，在低温下至少留下S=1/2的自旋。发现在低温下观察到的磁异常是由于这些二聚体之间的相互作用造成的。我们针对2.6H型钙钛矿Ba_3LuRu_2O_9中稀土离子的磁性行为，研究了含有Ln=Gd和Ho-Yb的具有大磁矩的化合物的磁性。我们进行了磁化率和比热测量，发现两者在低温（4.5-14.8K）下都表现出磁转变，并伴有大的比热异常。利用比热数据，我们定量分析了由于该磁转变引起的磁熵变化，并揭示了Ln^3+离子发生了反铁磁转变。 3.合成了有序钙钛矿Ba_2LnReO_6(Ln=Y,Nd,Sm-Lu)并研究了其晶体结构和磁性能。成功合成了Ba_2LnReO_6 (Ln=Y,Nd,Sm-Lu)，其具有Ln^<3+>和Re^<5+>交替排列的单斜有序钙钛矿结构。根据磁化率和比热的测量结果，我们发现Ba_2LnReO_6 (Ln=Y,Nd,Sm,Gd-Ho,Lu)在30-100K左右表现出反铁磁转变。其中一些结果在第 12 届固态反应性研讨会（东京，2001 年 11 月）和第 41 届陶瓷基础科学研讨会（鹿儿岛，2003 年 1 月）上报告。

项目成果

Y.Doi et al.: "Magnetic and calorimetric studies on Ba_3LnRu_2O_9 (Ln = Gd, Ho-Yb) with 6H-perovskite structure"Journal of Materials Chemistry. 12. 1792-1795 (2002)

Y.Doi等人：“具有6H-钙钛矿结构的Ba_3LnRu_2O_9（Ln = Gd，Ho-Yb）的磁性和量热研究”材料化学杂志。

Y.Izumiyama et al.: "Magnetic and calorimetric studies on ordered perovskite Ba_2ErRuO_6"Journal of Solid State Chemistry. 169. 125-130 (2002)

Y.Izumiyama等人：“有序钙钛矿Ba_2ErRuO_6的磁性和量热研究”固体化学杂志。

Y.Sasaki et al.: "Magnetic and calorimetric studies of double perovskites Ba_2LnReO_6 (Ln = Y, Nd, Sm-Lu)"Journal of Materials Chemistry. 12. 2361-2366 (2002)

Y.Sasaki等人：“双钙钛矿Ba_2LnReO_6 (Ln = Y、Nd、Sm-Lu)的磁性和量热研究”材料化学杂志。

Y.Doi et al.: "Magnetic and calorimetric studies on 6H-perovskite Ba_3TbRu_2O_9"Journal of Alloys and Compounds. 344. 166-169 (2002)

Y.Doi 等人：“6H-钙钛矿 Ba_3TbRu_2O_9 的磁性和量热研究”合金与化合物杂志。

Y.Doi et al.: "Crystal structures and magnetic properties of 6H-perovskites Ba_3MRu_2O_9(M=Y, In, La, Sm, Eu, and Lu)"Journal of Solid State Chemistry. 165. 317-323 (2002)

Y.Doi等人：“6H-钙钛矿Ba_3MRu_2O_9(M=Y、In、La、Sm、Eu和Lu)的晶体结构和磁性”固体化学杂志。