高圧合成法による新しいペロフスカイト型遷移金属酸化物の安定化とその物性

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640680
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 庄野 安彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80013481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿藤 敏行 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40241567) ; 草場 啓治 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60186385) ; 菊地 昌枝 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00005951)
• Keywords: 高圧合成 / 衝撃圧縮 / 酸化物 / ペロブスカイト / 強磁性 / 超伝導 / 誘電体

Research Abstract

本年度は、高圧合成によるペロブスカイト構造をもった新しい酸化物として、強磁性、超伝導、誘電性など、興味ある物性が期待できる物質を取り上げた。まず高圧合成BiMnO_3のBiを一部Srで置換することによりキャリヤの導入を図ったが、電気抵抗は減少するものの金属化は示さず、かえって磁気モーメントは急速に減少する。これは、BiMnO_3の強磁性が、(La、Sr)MnO_3で見られる、二重交換相互作用に起因した遍歴強磁性とは異なる機構によることを示している。次に、銅酸化物高温超伝導体の高圧合成による長周期化を図り、Tl(Sr)系でCuO_2面を3枚含む新しい物質を得、T_cが97Kまで上昇することを確かめた。また、誘電性物質に対する興味から、14族元素(Ge,Sn,Pb)を含む新しい複酸化物の高圧合成を試み、斜方晶ペロブスカイト構造をもつCdPbO_3を得た。この物質は常圧で、450度まで安定、500度以上でCdPbO_4+PbO_2に分解する。同様にプロブスカイト構造PbSnO_3を安定化する温度圧力条件を詳細に調べた。この物質は、常温で単斜晶であるが、250℃で立方晶に転移する。伝導性のため誘電率は測定不能であった。さらにPbGeO_3の高圧合成を試みたが、ペロブスカイト構造物質は得られず、8GPa以上の高圧でガラス化することが分かった。これらの研究を通じて600トンプレスの6-8分割方式2段化により、圧力領域を15GPaまで広げることができた。また、これと並行して衝撃圧縮による動的超高圧下の高速化学反応を利用した物質合成も進めている。

Research Products

• [Publications] K.Kusaba et.al.: "Structure of FeS under High pressure" J.Phys.Chem.Solids. 58. 241-246 (1997)
• [Publications] Y.Syono: "Structure change and chemical reaction during the short time interval of shock process" Eur.J.Solid State Inorg.Chem.835-846 (1997)
• [Publications] H.Chiba et.al.: "Magnetic and electrical properties of Bi_<x-x> Sr_x MnO_3 Hole-doping effect of Ferromaqnetic Perovskite BiMnO_3" J.Solid State Chem.132. 139-143 (1997)
• [Publications] Y.Muraoka et.al.: "Observation of long-period structures associated with charge ordering in Bi_<10.2>Ca_<0.8>MnO_3" 55. 15043-15047 (1997)
• [Publications] E.Ohshima et.al.: "Stabilization of Tl-Sr 1223 phase by High-pressure synthesis and Mo- and Re-substitution for Tl" Physica C. 282-287. 282-287 (1997)
• [Publications] A.Tokiwa-Yamamoto et.al.: "Shock-loading effects on superconductivity of HqBa_S CuO_y" Physica C. 291. 90-96 (1997)