ペロブスカイト型チタン酸化物における軌道状態とスピン秩序

钙钛矿钛氧化物中的轨道态和自旋顺序

基本信息

批准号：
13740207
负责人：
田口康二郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University (2002)The University of Tokyo (2001)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

今年度は前年度に引き続き、低温で強磁性を示すYTi03単結晶およびCaをドープしてホールを導入した試料をフローティングゾーン法によって作製し、比熱測定や、回折実験の研究者と共同で共鳴x線散乱や中性子散乱の手法を用いてその軌道状態を調べた。低温の電子比熱の測定からは、ホールのドープとともに、軌道のエントロピーと考えられる成分が低エネルギー側にスペクトル強度を移している様子が観測されたが、軌道整列に対応する明確な構造のようなものは観測されなかった。中性子回折からは、強磁性相は、今まで知られていなかったG-タイプの反強磁性成分がわずかに存在するようなキャントした強磁性であることが明らかになった。また、非弾性散乱の結果からは、マグノンのギャップは0.3meV以下と小さく、また、その分散は最近接スピン間の強磁性的交換相互作用の大きさが2.75meVで、非常に等方的であることが明らかになった。共鳴x線散乱の定量的解析からは、その散乱メカニズムが格子の寄与からくるものではなく、軌道からくる散乱であり、またその結果得られた軌道パターンは理論計算から予測されるパターンとほぼ同様のパターンであるとの結果を得た。しかしながら、このパターンでは、中性子非弾性散乱で観測された等方的で、強磁性的な交換相互作用は得られず、統一的な理解には至っていない。一つの可能性としては、軌道状態が量子力学的揺ぎを伴っている、という考え方も提出されているが、更なる検討が必要である。

继去年之后，今年我们将制造在低温下表现出铁磁性的YTi03单晶和使用浮区法引入空穴的Ca掺杂样品，并进行比热测量和共振x我们使用线研究了其轨道状态散射和中子散射技术。低温电子比热的测量表明，与空穴掺杂一起，一种被认为是轨道熵的成分将光谱强度移向较低能量，但没有观察到与轨道排列相对应的清晰结构。中子衍射表明，铁磁相是倾斜的铁磁相，其中存在少量以前未知的 G 型反铁磁成分。此外，非弹性散射的结果表明，磁振子能隙很小，小于0.3 meV，并且色散非常各向同性，最近邻自旋之间的铁磁交换相互作用的大小为2.75 meV。 X射线共振散射的定量分析表明，散射机制并非来自晶格的贡献，而是来自轨道散射，并且所得的轨道图案与理论计算预测的图案几乎相似。模式如下。然而，这种模式并没有提供非弹性中子散射中观察到的各向同性铁磁交换相互作用，并且尚未达成统一的理解。人们提出了一种可能性，即轨道态伴随着量子力学涨落，但还需要进一步研究。