β-Mn合金のスピン揺らぎと物性異常

β-Mn合金的自旋波动和物性异常

基本信息

批准号：
02J10848
负责人：
宮川正人
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

β-Mnは基底状態で磁気秩序を形成しないが、近年はフラストレートした結晶構造と磁気秩序の相関が指摘され、主に磁性を荷うサイトIIを置換されたスピングラス的な磁性を示すβ-MnAl合金に関する研究が盛んに行われた。一方、サイトIを置換され、遍歴電子反強磁性を示すとみなされてきたβ-Mn合金のサイトI置換系に関する研究は近年ほとんど行われていない。β-MnTM(TM=Ru, Os, Ir)合金はサイトI置換系であり、β相の存在領域が非常に広いことから、置換濃度の増加に伴う磁性の変化をスピン揺らぎの観点から議論する上で好適な合金系である。今年度はβ-MnTM(TM=Ru, Os, Ir)合金での反強磁性秩序の直接的な確認および、ネール温度の圧力効果より置換濃度の増加に伴う磁性の変化を議論した。β-Mn_<0.75>Os_<0.25>合金の粉末中性子回折測定を行った結果、明瞭な磁気散乱ピークが観測され、β-Mn合金系で初めて反強磁性秩序を直接的に確認した。また、ネール温度の圧力係数dT_N/dPとネール温度T_Nの関係より、dT_N/dPはT_N=70K付近で極大を示すことが明らかになった。dT_N/dPはΔαおよびΔCをネール温度前後での熱膨張率および比熱の変化とすると、dT_N/dP∝Δα/ΔCが成立する。熱膨張測定よりネール温度前後での体積変化は約T_N=60K以下の組成ではほとんど観測されず、それ以上では副格子磁化の増加と共に体積変化は急激に増加し、T_Nの高い組成では同程度になることから、dT_N/dPと熱膨張は相関があると言える。T_Nの低い組成では自発体積磁歪はほとんど観測されない一方、dT_N/dPは比較的大きな値を示す。これらの組成では、比熱測定において明瞭な磁気エントロピーの発散は観測されないことから、磁気的相関長が長く、スピン揺らぎの長波長成分が顕著であることを示唆しており、その影響が特にdT_N/dPに反映されている。

β-Mn在基态下不形成磁有序，但近年来，有人指出受挫晶体结构与磁有序之间的相关性，并且β-Mn表现出类自旋玻璃磁性，其中位点II，主要具有磁性，被取代 -MnAl合金的研究正在积极进行。另一方面，近年来对β-Mn合金的I位取代体系进行的研究很少，β-Mn合金被认为表现出巡回电子反铁磁性。由于β-MnTM（TM=Ru、Os、Ir）合金是I位取代系，且β相存在的区域极宽，因此我们从自旋的角度讨论随着取代浓度增加磁性的变化以上是优选的合金体系。今年，我们直接证实了β-MnTM（TM=Ru、Os、Ir）合金中的反铁磁序，并讨论了尼尔温度压力效应下随着取代浓度增加磁性的变化。对β-Mn_<0.75>Os_<0.25>合金进行粉末中子衍射测定，结果观察到清晰的磁散射峰，在β-Mn合金中首次直接确认了反铁磁有序性。另外，根据尼尔温度的压力系数dT_N/dP与尼尔温度T_N的关系可知，dT_N/dP在T_N＝70K附近显示极大值。对于 dT_N/dP，dT_N/dP∝Δα/ΔC 成立，其中 Δα 和 ΔC 是尼尔温度附近的热膨胀系数和比热的变化。热膨胀测量表明，对于低于大约 T_N = 60K 的成分，在尼尔温度附近几乎没有观察到体积变化，而高于该值，体积变化随着亚晶格磁化强度的增加而迅速增加，并且对于具有高 T_N 的成分保持在相同水平。因此，可以说dT_N/dP与热膨胀之间存在相关性。对于低T_N的组合物，几乎没有观察到自发的体磁致伸缩，而dT_N/dP显示出相对较大的值。对于这些成分，在比热测量中没有观察到明显的磁熵发散，这表明磁相关长度较长，自旋涨落的长波长分量显着，并且这种效应在 dT_N/ dP 上体现得尤为明显。。