フラストレート系遷移金属酸化物における重い電子系的挙動と量子スピン液体状態の探索

寻找受挫过渡金属氧化物中的重电子系统行为和量子自旋液态

基本信息

批准号：
15740215
负责人：
三好清貴
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Shimane University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、Na_xCo_2O_4系に着目し、研究を行ってきた。この系は層状構造を持つ金属伝導体であり、大きな熱起電力を示すことから元々は熱電変換材料として注目されている物質である。本研究では、この系の良質試料をフローティングゾーン法で作製し、低温物性を精密に調べた。特に近年注目されてきたスピネル酸化物LiV_2O_4(γ=420mJ/molK^2)と詳細に比較・検討し、重い電子系的な挙動の有無を検証した。まず、帯磁率では15K付近に幅広なピークが見られ、ピーク付近の磁場依存性(H≦7 T)も含めて、LiV_2O_4の帯磁率の振舞と非常に類似していることがわかった。また電気抵抗は金属的で、低温ではρ=ρ_0+AT^2の式に従い、他の重い電子系と同様にフェルミ液体の挙動を示すことがわかったた。さらに比熱測定ではC/Tの値がT=2Kで約60mJ/molK^2であることがわかった。ウィルソン比はRw=2.7(強相関系では通常Rw=2前後)、またA/γ^2〜10^<-4>[μΩcm/K^2/(mJ/molK^<-2>)^2]であり、門脇-Woodsの関係よりも一桁大きくなった。A/γ^2については単結晶試料を使えばもう少し下がるのではと考えている。また、このような特性を示す試料のNa濃度はx〜1.5であることをプラズマ発光分析により明らかにした。以上のようにNa_<1.5>Co_2O_4では、LiV_2O_4と同様に、帯磁率の幅広のピークを伴いながら有効質量の増大したフェルミ液体の形成が起こることがわかった。Na_xCo_2O_4系ではCoサイトが三角格子を形成しており、有効質量の増大にはフラストレーションの関与が期待される。現在、類似系であるLi_xCo_2O_4系について、Li濃度xを1≦x≦2まで系統的に変化させた試料の合成に成功し、様々な測定を通して重い電子系的挙動の有無の検証に取り組んでいる。今後、他のフラストレート系遷移金属酸化物についても物性探索を行い、d電子系における重い電子系的挙動の起源の解明を目指す。

这项研究的重点是NA_XCO_2O_4系统并进行了研究。该系统是具有分层结构的金属导体，并且表现出大型的热电剂量，并且最初是一种吸引注意力作为热电转换材料的材料。在这项研究中，使用浮动区法制备了该系统的高质量样品，并详细检查了低温性能。特别是，我们比较并检查并检查了近年来吸引注意力的氧化旋转氧化物LIV_2O_4（γ= 420mj/molk^2），并检查了是否存在重型电子行为。首先，在磁敏感性中发现了一个宽的峰，发现它与LIV_2O_4的磁敏感性的行为非常相似，包括峰附近的磁场依赖性（H≦7t）。还发现电阻是金属的，在低温下，费米液体的行为与其他重型电子系统相似。此外，特定的热量测量结果表明，在t = 2k时，C/T值约为60 mj/molk^2。 Wilson比率为RW = 2.7（通常在强相关性中rw = 2左右），A/γ^2至10^<-4> [μωCM/K^2/（MJ/Molk^<-2>）^2]，这比Kadowaki-Woods Woods的关系大。我认为使用单晶样品可以稍微减少一点。此外，血浆发射光谱表明，表现出此类特性的样品的Na浓度为X-1.5。如上所述，发现像LIV_2O_4一样，有效质量增加的费米液体在磁敏感性中发生较大峰值。在NA_XCO_2O_4系统中，CO位点形成三角形晶格，预计挫败感将参与增加有效质量。当前，对于类似的系统，LI_XCO_2O_4，我们成功合成了从1 x x≦2的LI浓度X系统变化的样品，并正在努力验证是否通过各种测量结果存在重型电子系统行为。将来，我们还将研究其他基于挫折的过渡金属氧化物的物理特性，并旨在阐明D-Electron系统中重电子系统行为的起源。