LaCoO_3のスピン転位の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08640449
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 浅井 吉蔵 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00109795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近桂 一郎 早稲田大学, 理工学部, 教授 (40063656) ; 小林 義彦 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (60293122) ; 鈴木 勝 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (20196869) ; 山田 修義 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (40017405)
• Keywords: スピン転移 / 磁気体積効果 / 熱電能 / ホール効果 / 電子輸送現象 / 強相関電子系 / 圧力効果

Research Abstract

モット転位近傍物質の1つであるLaCoO_3では、100K付近と500K付近の2つの温度領域でスピン転移の存在が示唆されてきた。この物質におけるスピン転位はスピンの自由度が電荷及び格子の自由度と結合した現象であると考えられる。本研究ではスピン、電荷、格子の3者の相互作用を明らかにする目的で、1)スピン転移に伴う格子の膨張とスピン転移の圧力効果、2)スピン転移に伴う弾性異常、3)スピン転移と伝導に対する元素置換の効果を研究した。1)では中性子回折により100Kと500Kの2つの温度領域でスピン転移に伴う体積膨張が存在することを明らかにし、この物質では中間スピン状態を経た2段階のスピン転移が存在するとのの結論を得た。更に100K領域のスピン転移の圧力依存性を明らかにし、前述の体積膨張の結果と合わせて各スピン状態エネルギーの体積依存性を明らかにした。2)では、超音波測定により100Kと500Kの両温度領域で音速異常(softening)が起こり、且つ100K領域で超音波吸収が顕著に増大することを発見した。両温度領域での音速異常は、1)で得られたスピン状態エネルギーの体積依存性と定性的には矛盾なく説明できた。しかし、その定量的解釈、及び、音速の周波数分散や音波の吸収等のエネルギー散逸が伴う現象の解明は今後の課題である。3)では、CoをNiで数%置換した系でもLaをSrで置換した場合と同様に100K領域のスピン転移が消失し、低温で強磁性的相関を持つスピングラス相が出現することを明らかにした。一方、熱電能の測定から、両置換とも伝導に寄与する主たる電荷の符号は正であることが明らかになり、両実験結果からcarrier導入とスピングラス相出現の関連を議論した。他方、ホール効果の測定ではSr置換の場合はホール係数の符号が正、Ni置換の場合は負であることが判明したが、ホール効果等のこの物質での輸送現象の理解は今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Kichizo Asai: "Pressure Dependence of the look Spin-State Transition in LaCoO_3" Journal of the Physical Society of Japan. 66.4. 967-970 (1997)
• [Publications] Kichizo Asai: "Two Spin-State Transition in LaCoO_3" Journal of the Physical Society of Japan. 67.1. 290-296 (1998)