NMR Studies of Quantum Choherence and Magnetism in Spin-Ladder Systems

自旋梯系统中量子相干性和磁性的核磁共振研究

基本信息

  • 批准号:
    09440138
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research project was planed to investigate by means of NMR/NQR the quantum coherence and anoma-lous magnetism in S=1/2 spin-ladder systems through the impurity and carrier doping effects.Characteristics of impurity (Zn, Ni, and La)-induced staggered polarization (IISP) and antiferromagnetic long-range order (AF-LRO) were clarified in gapped spin-1/2 Heisenberg two-leg ladder compound SrCu^2O^3. A correlation length xi^3/a estimated from a quasi-one-dimensional (Q1D) IISP along the two-leg was found to be much longer even in x=0.001 and 0.005 than xi^0/a. The T-independent xi^3/a is scaled to an average distance D^<AV> = 1/(2x) in the Zn and Ni doping and D^<AV> = 1/x in the La doping between the impurities, for example, xi^0/a -50 is estimated in the Zn doping when D^<AV> = 500 for x=0.001. The significantly broadened NQR spectrum has unambiguously identified the appearance of AF moments associated with the AF-LRO in the Zn and Ni doping. Rather uniform AF moments around the middl … More e Cu sites between the impurities are estimated to be in an order of 0.04 mubeta at 1.4 K with their direction along the a axis. The spatial variation of AF moments is shown to be of exponential type with almost the same xi^0/a = 8 (x=0.01) and 4.5 (x=0.02) as in the LISP for the Zn doping. The Q1D-IISP was found to be dramatically enhanced by an interladder interaction even though so weak, once the impurity breaks up the quantum coherence in the short-range resonating valence bond (RVB) state with the gap. On the other hand, we propose that T^N is determined by a strength of the interladder interaction and a size of S^o. We showed that hole-doped two-leg ladder compound Sr^<2.5>Ca^<11.5>Cu^<24>O^<41> comprising Cu^2O^3 ladders and CuO^2 chains reveals three dimensional (3D) magnetic order below T^M=2.2 K.We found that small moments - 0.02 mubeta are spontaneously ordered on the ladders, whereas large moments - 0.56mubeta or the magnetic Cu sites occupying about one-fourth of the chains. It is suggested that this 3D magnetic order is a cooperative phenomenon driven by the formation of pinned CDW-like state on the ladders which the optical conductivity measurement has clarified. Less
本研究项目计划通过NMR/NQR通过杂质和载流子掺杂效应研究S=1/2自旋梯系统中的量子相干性和反常磁性。杂质(Zn、Ni和La)的特性-在带隙自旋1/2海森堡双腿梯化合物中阐明了诱导交错极化(IISP)和反铁磁长程有序(AF-LRO)即使在 x=0.001 和 0.005 的情况下,从准一维 (Q1D) IISP 估计的 SrCu^2O^3 也比 xi^0/a 长得多。与 T 无关的 xi^3/a 在 Zn 和 Ni 掺杂中缩放为平均距离 D^<AV> = 1/(2x),并且 D^<AV> = 。 1/x 在 La 掺杂中,例如,当 D^<AV> = 500(对于 x=0.001)时,在 Zn 掺杂中估计 xi^0/a -50 显着展宽的 NQR 光谱已明确识别了外观。与 Zn 和 Ni 掺杂中的 AF-LRO 相关的 AF 矩估计在杂质之间的 middl … More e Cu 位点周围相当均匀。 1.4 K 处的 0.04 mubeta 的方向沿 a 轴,AF 矩的空间变化呈指数型,几乎相同 xi^0/a = 8 (x=0.01) 和 4.5 (x=0.02)。正如在 Zn 掺杂的 LISP 中一样,一旦杂质破坏了量子,Q1D-IISP 就会通过梯间相互作用显着增强。另一方面,我们提出 T^N 是由阶梯间相互作用的强度和 S^o 的大小决定的。包含Cu^2O^3梯子和CuO^2链的掺杂两腿梯子化合物Sr^<2.5>Ca^<11.5>Cu^<24>O^<41>揭示了三维(3D)磁序低于 T^M=2.2 K。我们发现小矩 - 0.02 mubeta 在梯子上自发排序,而大矩 - 0.56mubeta 或占据约四分之一链的磁性 Cu 位点表明这种 3D 磁性。有序是由阶梯上形成类似 CDW 的状态驱动的协同现象,光学电导率测量已经阐明了这一点。

项目成果

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S.Ohsugi: "Magnetic Order in Hole-Doped Two-Leg Ladder Sr_<2.5>Ca_<11.5>Cu_<24>O_<41>-Evidence from Cu NMR/NQR Studies on Single Crystal-" Phys.Rev.Lett.(to be published).
S.Ohsugi:“空穴掺杂两腿梯 Sr_<2.5>Ca_<11.5>Cu_<24>O_<41> 中的磁序 - 单晶 Cu NMR/NQR 研究的证据 -”Phys.Rev.Lett。
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T.Mito, K.Magishi, S.Matsumoto, G-q.Zheng, Y.Kitaoka, et al.: "Study of spin-ladder system under pressure" Physica B. (to be published).
T.Mito,K.Magishi,S.Matsumoto,G-q.Zheng,Y.Kitaoka,等:“压力下自旋梯系统的研究”Physica B.(待出版)。
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K.Magishi, S.Matsumoto, K.Ishida, Y.Kitaoka, et al.: "^<63>Cu NMR study on spin ladder compounds Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41> (x=9,11.5)" Physica C. 282-287. 1115-1116 (1997)
K.Magishi、S.Matsumoto、K.Ishida、Y.Kitaoka 等人:“^<63>Cu NMR 研究自旋梯化合物 Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41> (x=9
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S.Ohsugi: "Impurity effect of the spin-ladder system SrCu_2O_3" to be published in Physica B.
S.Ohsugi:“自旋梯系统 SrCu_2O_3 的杂质效应”即将发表在 Physica B 上。
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K.Magishi: "^<63>Cu NMR study on spin ladder compounds Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41> (x=9,11.5)" Physica C. 282-287. 1115-1116 (1997)
K.Magishi:“自旋梯化合物 Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41> (x=9,11.5) 的 ^<63>Cu NMR 研究”Physica C. 282-287。
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