４ｄ遷移金属酸化物におけるスピン－軌道相関がもたらす不純物誘起強磁性の研究

4d过渡金属氧化物中自旋轨道关联引起的杂质诱导铁磁性研究

基本信息

批准号：
17J04840
负责人：
山本貴史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は、強相関電子の持つスピンおよび軌道の自由度の協奏がもたらす新奇な物性現象について研究しています。中でも、ルテニウム(Ru)酸化物CaRuO3が示す不純物効果とスピン-軌道相関との関係に着目し、その解明に向けた実験的研究を行っています。常磁性金属である本物質は、磁性を担うRuを不純物で置き換えると強磁性体へ変化する特異な不純物効果を示しますが、その起源は分かっていません。我々は、強磁性が非磁性不純物置換でも現れることから、磁性の源であるスピンの自由度だけでなく、Ruの4d電子が持つ軌道自由度も寄与したものだと考えています。本研究では、Ru酸化物が示す物性現象に対する軌道自由度の寄与を調べることを目的とし、CaRu1-xMxO3 (Mは遷移金属)に加え、他のRu酸化物も対象に種々の物性計測を行いました。具体的には、(1)類縁物質（Ca2RuO4、SrRuO3）での磁場中熱伝導率測定、(2)CaRu1-xMxO3での放射光分光実験、および(3)様々なRu酸化物の不純物効果の包括的な調査、に取り組みました。最も重要な成果は、類縁物質において熱伝導率の磁場変化を見出したことです。特にCa2RuO4では格子熱伝導率が磁場応答していると分かっており、これはスピン-軌道相関の一端を捉えた結果だと考えています。また、La2ZnRuO6やBa3ZnRu2O9に対して不純物置換を行い、それぞれの磁気的基底状態に応じた異なる不純物効果を示すことが分かりました。さらに、La2ZnRuO6とCaRuO3の比較から、不純物誘起強磁性の発現に電気伝導性が重要である可能性が示唆されました。加えて、CaRu1-xMxO3でMサイト周りの局所構造の調査を試みたものの、信号強度の問題から定量解析には至りませんでした。しかし、不純物周りの電子状態を観測する道筋を示したという点で意味のあるものと思われます。

我们正在研究强相关电子的自旋和轨道自由度的配合所带来的新物理现象。我们特别关注氧化钌（Ru）CaRuO3所表现出的杂质效应和自旋轨道相关性之间的关系，并进行实验研究来阐明这一点。这种材料是一种顺磁金属，当负责磁性的Ru被杂质取代时，它表现出独特的杂质效应，将其转变为铁磁材料，但其来源尚不清楚。由于即使取代非磁性杂质也会出现铁磁性，因此我们认为，不仅是磁性来源的自旋自由度，而且Ru的4d电子的轨道自由度也做出了贡献。在这项研究中，我们对除 CaRu1-xMxO3（M 是过渡金属）之外的其他 Ru 氧化物进行了各种物理性质测量，目的是研究轨道自由度对 Ru 氧化物所表现出的物理现象的贡献。。具体来说，我们进行了（1）相关物质（Ca2RuO4、SrRuO3）在磁场中的热导率测量，（2）CaRu1-xMxO3的同步辐射光谱实验，以及（3）各种Ru氧化物We的杂质效应研究。进行了全面调查。最重要的结果是发现相关材料的热导率随磁场的变化而变化。特别是，已知Ca2RuO4的晶格热导率对磁场有响应，我们认为这是捕获部分自旋轨道相关性的结果。此外，我们对La2ZnRuO6和Ba3ZnRu2O9进行了杂质取代，发现它们根据各自的磁基态表现出不同的杂质效应。此外，La2ZnRuO6 和 CaRuO3 的比较表明，电导率对于杂质诱导的铁磁性的表达可能很重要。此外，尽管我们尝试研究CaRu1-xMxO3中M位点周围的局部结构，但由于信号强度问题，我们无法进行定量分析。然而，它被认为是重要的，因为它提供了观察杂质周围电子态的途径。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

S = 3/2スピン二量体を有するBa3ZnRu2O9における希薄磁性不純物を含むスピン液体状態の磁気的性質

S = 3/2 自旋二聚体 Ba3ZnRu2O9 中含有稀磁性杂质的自旋液态的磁性能

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
山本貴史;谷口博基;寺崎一郎
通讯作者：
寺崎一郎

磁場中熱伝導率測定で探るCaRu1-xScxO3の不純物誘起強磁性

通过测量磁场中的热导率探索 CaRu1-xScxO3 中杂质引起的铁磁性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
山本貴史;Ramzy Daou;谷口博基;安井幸夫;Sylvie Hebert;Antoine Maignan;寺崎一郎
通讯作者：
寺崎一郎

Anomalous magneto-transport properties in a non-uniform magnetic system CaRu0.8Sc0.2O3

非均匀磁系统CaRu0.8Sc0.2O3中的反常磁输运特性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takafumi D. Yamamoto;Ramzy Daou;Kenji Tanabe;Hiroki Taniguchi;Yukio Yasui;Satoshi Iguchi;Takahiko Sasaki;Sylvie Hebert;Antoine Maignan;and Ichiro Terasaki
通讯作者：
and Ichiro Terasaki

Dynamical coupling of dilute magnetic impurities with quantum spin liquid state in the S=3/2 dimer compound Ba3ZnRu2O9

S=3/2 二聚体化合物 Ba3ZnRu2O9 中稀磁性杂质与量子自旋液态的动态耦合

DOI：
10.1088/1361-648x/aad5ac
发表时间：
2018
期刊：
Journal of Physics: Condensed Matter
影响因子：
0
作者：
Yamamoto Takafumi D;Taniguchi Hiroki;Terasaki Ichiro
通讯作者：
Terasaki Ichiro

Magneto-thermopower in the Weak Ferromagnetic Oxide CaRu0.8Sc0.2O3: An Experimental Test for the Kelvin Formula in a Magnetic Material

弱铁磁氧化物 CaRu0.8Sc0.2O3 中的磁热电：磁性材料中开尔文公式的实验测试

DOI：
10.7566/jpsj.86.104707
发表时间：
2017
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Yamamoto;Takafumi D. and Taniguchi;Hiroki and Yasui;Yukio and Iguchi;Satoshi and Sasaki;Takahiko and Terasaki;Ichiro
通讯作者：
Ichiro