超音波による遷移金属酸化物の軌道、電荷自由度がもたらす巨大磁気抵抗効果の研究

利用超声波研究过渡金属氧化物轨道和电荷自由度带来的巨磁阻效应

基本信息

批准号：
01J07146
负责人：
間広文
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ペロブスカイト型マンガン酸化物の軌道や電荷自由度の物性への役割に着目し、超音波を用いてLa_<1-x>Sr_xMnO_3(x=0.12,0.125,0.165,0.3),Pr_<1-x>Ca_xMnO_3(x=0.35,0.40,0.50),Nd_<1-x>Sr_xMnO_3(x=0.50,0.55)の弾性定数を行った。e_g軌道が局在傾向にある領域の絶縁体では、四重極子秩序温度より高温領域でMn^<3+>イオンの2重縮退したe_g軌道の四重極子と格子歪みとの結合に起因した弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2のソフト化を観測した。このソフト化を四重極子感受率で解析し、四重極子-歪み相互作用の結合定数g_r3=200〜1200K、四重極子相互作用の結合定数g_<r3>'=5〜20Kを決定した。また、CMRの起源解明に重要なヤーン・テラーエネルギーをE_<JT>=10〜60Kと決定した。この値は今まで考えられていたE_<JT>≒6000Kと比べて2桁から3桁小さいこととなる。一方、e_g軌道が遍歴傾向にある領域の金属では軌道自由度に起因する弾性定数のソフト化は観測されなかった。Pr_<1-x>Ca_xMnO_3では電荷揺らぎ(Mn^<3+>:Mn^<4+>=1:1)に起因する(C_<11>-C_<12>)/2とC_<44>のソフト化が観測された。ランダウの相転移理論から電荷揺らぎに起因するC_<44>のソフト化を解明し、さらにC_<44>のソフト化が生じるような低温相での電荷秩序状態を導出した。その結果は中性子散乱等から報告されている電荷秩序と一致した。また、磁場中での弾性定数の奇妙な振る舞いも観測し、現在解析中である。さらに、これらの物質の熱膨張測定を行なっており、Pr_<1-x>Ca_xMnO_3(x=0.40)では電荷秩序に伴う自発歪みε_<xy>=9×10^<-4>を見積もることが出来た。

在本研究中，我们重点研究了钙钛矿型锰氧化物的轨道和电荷自由度对物理性质的影响，并利用超声波65、0.3)、Pr_<1-x>Ca_xMnO_3(x=0.35、0.40、0.50)、Nd_<1-x>Sr_xMnO_3(x=0.50、0.55)。在绝缘体中e_g轨道趋于局域化的区域，是由Mn^<3+>离子双简并e_g轨道的四极与高于四极有序温度区域的晶格应变耦合引起的。观察到弹性常数(C_ 11 -C_ 12 )/2的软化。使用四极磁化率分析这种软化，并确定四极-应变相互作用的耦合常数g_r3=200-1200K和四极-应变相互作用g_<r3>'=5-20K。另外，对于阐明CMR的起源很重要的Jahn-Teller能量被确定为E_<JT>=10至60K。这个值比之前认为的E_<JT>≒6000K小两到三个数量级。另一方面，在 e_g 轨道趋于流动的区域中的金属中，没有观察到由于轨道自由度而导致的弹性常数软化。 Pr_<1-x>Ca_xMnO_3中，(C_<11>-C_<12>)/2和C_<44>是由电荷波动引起的(Mn^<3+>:Mn^<4+>=1:1 ) 观察到软化。利用Landau相变理论，我们阐明了电荷波动引起的C_<44>软化，并进一步推导了导致C_<44>软化的低温相中的电荷有序状态。结果与中子散射和其他研究报告的电荷排序一致。我们还观察到磁场中弹性常数的奇怪行为，目前正在分析。此外，我们还测量了这些材料的热膨胀，对于 Pr_<1-x>Ca_xMnO_3 (x=0.40)，我们能够估计自发应变 ε_<xy>=9×10^<-4>就完成了。