Co系超伝導体母物質Na_XCoO_2の圧力下強磁場ESRによる電荷秩序状態の解明

压力下强磁场ESR阐明钴基超导母材Na_XCoO_2的电荷有序状态

基本信息

批准号：
17740228
负责人：
櫻井敬博
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740228/
关键词：
超伝導電荷秩序 ESR 短距離秩序低次元磁性体高圧強磁場

项目摘要

Na_xCoO_2はCo^<3+>(S=0)とCo^<4+>(S=1/2)の割合xやNaレイヤーへのH_2Oの挿入によって、超伝導相を含む多彩な相変化を生ずる物質である。特にx〜0.5においてのみ特異的に現れる電荷秩序相を解明することが本系の電子相関を理解する上で重要である。本研究は圧力下強磁場ESR等を用いてNa_<0.5>CoO_2の電荷秩序状態を解明することを目的とする。まず圧力下強磁場ESR測定においては外径8φ内径3φのNiCrAl合金製圧カセルの開発により発生圧力が1.1GPaにまで到達し、またESR専用の圧力校正方法を確立した。しかし試料の信号が非常に微弱でありまた圧力セル内では試料量に制限がある等の理由により、試料量を増すための内径4φの圧カセルの試作、光源から試料までの光軸調整絵具等の作製とそれによる細心の光輪調整等の試みにもかかわらず圧力下における本系のESR測定には成功しなかった。一方常圧下X-bandESR測定においては、Co^<4+>に起因する共鳴吸収の観測に成功しパウダーパターン解析等を行って以下のことを明らかにした。室温から反強磁性転移温度T_<c1>=87Kに向かう吸収線幅の増大を観測し、ミクロな観点から転移の存在を明らかにした。更に吸収波形が室温から温度の低下に伴ってほぼ対称な波形から非対称なものへと大きく変化する様子を観測した。これはCo^<4+>を囲む酸素イオンによる三方対称揚の対称軸に平行なg_<||>(垂直なg_<⊥>)が温度の低下に伴って大きく減少(増大)することに起因する。電荷秩序状態においてはS=1/2のCo^<4+>鎖とスピンのないCo^<3+>鎖が平行に並ぶ状態が提案されている。温度低下に伴う大きなgシフトは反強磁性転移に向かう低次元磁性体に特徴的な短距離秩序の発達に伴うものであると考えられ、S=1/2の一次元鎖が存在するという電荷秩序状態を強く示唆する結果を得た。

Na_xCoO_2 经历各种相变，包括取决于 Co^<3+>(S=0) 和 Co^<4+>(S=1/2) 的比率 x 的超导相以及 H_2O 插入 Na 层中。是一种发生的物质。特别是，阐明仅在 x ~ 0.5 处出现的电荷有序相对于理解该系统中的电子相关性非常重要。本研究的目的是利用压力和强磁场ESR来阐明Na_<0.5>CoO_2的电荷有序状态。首先，在压力控制强磁场ESR测量中，我们开发了外径8φ、内径3φ的NiCrAl合金压力室，使产生的压力达到1.1GPa，并建立了压力校准方法。专门针对 ESR。然而，由于来自样品的信号很弱，并且压力盒内的样品量有限，为了增加样品量，我们制作了内径为4φ的原型压力盒，并使用尽管我们努力制造系统并仔细调整光晕，但我们无法成功测量该系统在压力下的 ESR。另一方面，在常压下的X波段ESR测定中，成功地观察到了由Co ^ 4+ 引起的共振吸收，并进行了粉末图案分析等，结果明确了以下内容。我们观察到从室温到反铁磁转变温度T_<c1>=87K吸收线宽度增加，并从微观角度阐明了转变的存在。此外，我们观察到，随着温度从室温降低，吸收波形从几乎对称的波形显着变化为不对称的波形。这是因为，由于Co^<4+>周围的氧离子，与三向对称的对称轴平行的g_<||>（垂直于g_<⊥>）随着温度降低而减少（增加）。在电荷有序状态下，提出了其中S=1/2的Co^<4+>链和没有自旋的Co^<3+>链平行排列的状态。与温降相关的大 g 位移被认为与低维磁性材料向反铁磁转变的短程有序特性的发展有关，以及与 S= 的一维链的存在相关的电荷1/2 我们获得的结果强烈表明有序状态。

项目成果

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Recent development of high field ESR system in Kobe

神户高场ESR系统的最新开发

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Journal of Physics : Conference Series 51
影响因子：
0
作者：
M.Chiba;G.A.Petrakovskii;H.Kikuchi;Y.Fujii;T.Fujita;M.Kumakura;S.Mitsudo;Sakakibara et al.;Tayama et al.;瀧本哲也;瀧本哲也;T. Yoshioka;M. Sigrist;A. Koga;T.Yoshioka;T.Sakurai;T.Yoshioka;H.Ohta
通讯作者：
H.Ohta

ESR Measurements of KCuCl_3 under Multi Extreme Conditions

多种极端条件下KCuCl_3的ESR测量