ペロブスカイト型酸化物結晶における外場誘起電子物性の研究

钙钛矿型氧化物晶体的外场诱导电子特性研究

基本信息

批准号：
12046255
负责人：
桑原英樹
金额：
$ 1.41万
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 (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

層状反強磁性Mn酸化物(Nd1-xSrxMnO3 x=0.55)を中心にして、幅広くホール濃度を制御したペロブスカイト型Mn酸化物結晶を作製し、以下のことが明らかとなった。(1)磁歪測定より、磁場の印加によって反強磁性異方的金属相から強磁性金属相に転移するのに伴い、大きな格子変形が観測された。これはx2-y2軌道整列によりab面内で広がりc軸方向に縮んでいた結晶格子が、x2-y2軌道に3z2-r2軌道が混成し3次元的に等方的な丸い軌道に変化することによって等方的な結晶格子に体積変化し、この体積変化を平均的な格子変形として実験的に捕らえたものであると考えられる。(2)ホール・ドーピングxをさらに進めると、0.63≦xの領域では、液晶のネマチック相のようにc軸方向に一軸性をもったロッド状の軌道(3z2-r2軌道)が整列した絶縁体となり、c軸方向に伸びた3z2-r2軌道と酸素の2pz軌道の混成により、c軸方向に1次元的な強磁性鎖を作り隣の鎖とは反強磁性的に結合するC型反強磁性構造であることが分かった。このC型反強磁性構造についても高磁場で磁化過程を調べたところ、A型層状反強磁性構造の場合のようなメタ磁性転移は見られず連続的に相転移することが明らかになった。さらに次元性を制御した層状Mn酸化物結晶を作製し、そのホール係数測定から、(1)キャリアは正孔であり、その濃度、温度依存性が3次元ペロブスカイト型Mn酸化物と大きく異なり、ホール濃度が仕込み組成の約1/10程度であり、また大きな温度依存性をもつ。(2)スピン散乱に起因する異常ホール係数が典型的な強磁性金属と大きく異なり、低温に近づくにつれて大きくなる。などを見い出した。これは従来の理論では説明できず、さらに詳細に低温の磁性を調べたところ、スピングラス相を見出し、このスピングラス相が低温で増加する異常ホール係数と関係するのではないかと考えられる。

我们以层状反铁磁锰氧化物 (Nd1-xSrxMnO3 x=0.55) 为中心，制备了具有广泛控制空穴浓度的钙钛矿型锰氧化物晶体，并发现了以下结果。 (1) 磁致伸缩测量表明，在施加磁场时，反铁磁各向异性金属相转变为铁磁金属相，晶格变形较大。这是因为，由于x2-y2轨道排列而在a-b平面上膨胀并在c轴方向上收缩的晶格，由于3z2-r2轨道的杂化而变成三维各向同性圆形轨道。据认为，由此体积变化为各向同性晶格，并且通过实验捕获该体积变化作为平均晶格变形。 (2) 空穴掺杂时沿c轴方向延伸的3z2-r2轨道与氧的2pz轨道的杂化在c轴方向上形成一维铁磁链，从而形成与相邻链反铁磁耦合的C型反铁磁链。原来这是一个磁性结构。当在高磁场中研究这种C型反铁磁结构的磁化过程时，发现没有像A型层状反铁磁结构那样的变磁转变，而是连续的相变。此外，我们制备了尺寸受控的层状锰氧化物晶体，并测量了它们的霍尔系数，我们发现：（1）载流子是空穴，其浓度和温度依赖性与三维钙钛矿型锰氧化物显着不同；浓度约为起始组合物的1/10，并且还具有很大的温度依赖性。 (2)自旋散射引起的反常霍尔系数与典型铁磁金属明显不同，并且随着温度的接近而增大。等被发现。这无法用传统理论来解释，当我们更详细地研究低温磁性时，我们发现了自旋玻璃相，并且认为这种自旋玻璃相与低温下增加的反常霍尔系数有关。