多重極限下に置かれたMn酸化物の光物性

多重极限下氧化锰的光物理性质

基本信息

批准号：
15740223
负责人：
黒江晴彦
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Sophia 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 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

強磁性金属転移を250K、電荷-軌道整列転移を158Kで起こす(Nd_<1-x>Sr_x)MnO_3(x=0.50)の光散乱及び赤外反射測定より、軌道-電荷整列相転移に伴うフォノン系、電子系の変化を観測した。光散乱スペクトルには、電荷-軌道整列相では超周期構造の形成に伴う、折返しフォノンモードによるピークが観測された。このピークは温度、組成変化、磁場で電荷-軌道整列状態を壊すと観測されなくなり、電荷-軌道整列相の証拠である事が明らかになった。赤外反射測定からは強磁性金属相でDrude-likeな反射率、電荷-軌道整列相では折返しフォノンモードが観測される事が明らかになった。強誘電性と反強磁性の共存したRMnO_3(R=Gd,Tb)の光散乱スペクトルの温度、磁場依存性を行った。これらの物質では強誘電相に特有なソフトフォノンモードや、超周期構造に伴った折返しフォノンモードを持たず、通常の強誘電性を持った物質と大きく違う事が明らかになった。最近では、この系で強磁性相が起こるのは逆Dzaloshinsky-Moriya相互作用と呼ばれる、スピン系のエネルギーを低下させるためにO^<2->イオンが僅かに動く現象であると提唱されている。このモデルによれば反強磁性秩序が強誘電性の原因になること、非常に小さな格子変位で強誘電性を生じさせることが説明される。本研究の結果はこのモデルを支持するものであった。又、強誘電性を示さないRMnO_3(R=La,Pr)の光散乱スペクトルと比較を行ない、Tilt modeのエネルギーがMn-0-Mnボンド角に比例する事、強誘電性を持つR=Gd,Tbの場合にはJahn-Teller modeのピークの半値幅が小さくなる事を明らかにした。

(Nd_<1-x>Sr_x)MnO_3 (x=0.50) 的光散射和红外反射测量表明，在 250K 时引起铁磁金属转变，在 158K 时引起电荷-轨道排列转变，揭示了与轨道电荷相关的声子对准相变我们观察到系统和电子系统的变化。在光散射光谱中，由于超周期结构的形成，在电荷轨道排列相中观察到由于折叠声子模式而产生的峰。当电荷轨道排列因温度、成分变化或磁场而破坏时，该峰就会消失，并且很明显，这是电荷轨道排列相的证据。红外反射测量表明，在铁磁金属相中观察到类似德鲁德的反射率，并且在电荷轨道对齐相中观察到折叠声子模式。研究了同时具有铁电性和反铁磁性的RMnO_3(R=Gd,Tb)光散射光谱的温度和磁场依赖性。已经清楚的是，这些材料不具有铁电相的软声子模式特征或与超周期结构相关的折叠声子模式，并且与普通铁电材料显着不同。最近，有人提出，该系统中出现铁磁相是由于一种称为反向 Dzaloshinsky-Moriya 相互作用的现象，其中 O^<2-> 离子稍微移动以降低自旋系统的能量。该模型解释了反铁磁序导致铁电性，并且非常小的晶格位移可以产生铁电性。这项研究的结果支持了这个模型。此外，我们还比较了不表现出铁电性的RMnO_3(R=La,Pr)的光散射光谱，发现倾斜模式的能量与Mn-0-Mn键角成正比，且R=Gd ，在具有铁电性的情况下，表明Jahn-Teller模式峰的半宽度变小。