1995 Fiscal Year Annual Research Report
光散乱によるスピンパイエルス系銅酸化物の磁気励起の研究
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07640494
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
関根 智幸 上智大学, 理工学部, 教授 (60110722)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 秀数 上智大学, 理工学部, 助教授 (80188325)
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| Keywords | スピンパイエルス転移 / CuGeO_3 / ラマン散乱 / 反強磁性転移 / スピンの揺らぎ / 磁気励起 / フォノン |
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| Research Abstract |
スピンパイエルス状態では単位格子の2倍周期の格子変形が起こり、スピンは一重項になり、磁気励起にギャップが生じる。我々は純粋なCuGeO_3のラマン散乱の研究より、ゾーン端の折り返しフォノン、磁気励起の2次ラマン散乱を観測し、スピンパイエルス状態を研究して来た。特に、磁気励起のギャップでは磁気励起間に引力が働き、2つの磁気励起の束縛状態ができていると明らかにして来た(Phys. Rev. B50 (1994) 16468)。
本年度は、転移点より高い温度でスピンの揺らぎから来る準弾性散乱をCuGeO_3の単結晶で研究し、次の結果を得た。観測された準弾性散乱はω=0のLorentz関数になる。その積分強度より、磁気比熱の温度変化を求め、それが第二最隣接交換相互作用を取り入れた一次元量子スピンモデルとよく一致することが分かった。また、半値幅より磁気揺らぎの相関長の温度依存性を得た(in press in Physica B; submitted to hys.Rev. B)。
Cuの替わりにスピンが0のZn原子で置換すると、スピンパイエルス転移が抑圧され、低温に新たに反磁性相が現れる事が最近分かってきた。我々は、混晶Cu_<1-x>Zn_xGeO_3の単結晶のラマン散乱より、この問題を研究をした。Zn濃度が増えると、急速に磁気励起の束縛状態のラマンピークが消失する。このことは、磁気相関長が短くなり、磁気励起の寿命が短くなるためと理解できる。また、スピンパイエルス転移温度が低下する。反強磁性相や帯磁率でスピンパイエルス異常が観測出来ない試料でも、折り返しフォノンが観測できる。反強磁性相での折り返しフォノンの観測は、この相でも超格子構造が存在することを意味していて、最近の中性子散乱の結果と一致する。また、Zn濃度が増えると折り返しフォノンの散乱強度が減少し、半値幅が増加する。この実験結果は、平均の格子変位の大きさが小さくなり、さらに一様でなくなることを示している(in press in Physica B)。
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