乱れたスピンパイエルス系物質の磁気励起の磁場及び圧力効果

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640354
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 関根 智幸 上智大学, 理工学部, 教授 (60110722)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒江 晴彦 , 助手 (40296885)
• Keywords: スピンパイエルス転移 / 磁気励起 / ラマン散乱 / 反強磁性 / 乱れた系

Research Abstract

1. CuGeO_3系
(1) ZnやSiをドープした単結晶のラマン散乱より、スピンパイエルス相で現れる折り返しフォノンを調べた。ドープ濃度が増えると、転移温度と伴に平均の格子変位の大きさが低下し、スピンパイエルス転移は抑圧され、約2%以上では長距離秩序は起こらない。ただし、折り返しフォノンの半値幅が増大し、揺らぎが増大する。また、低温で現れる反強磁性相でも、折り返しフォノンが観測でき、この相でも超格子構造が存在することを確かめた。約2%以上では超格子構造(短距離秩序は存在するが)を伴わない反強磁性相に転移する。
(2) Zn、SiやNiをドープした系では、選択則の破れから磁気ギャップモードの1次ラマン散乱を観測した。2つの磁気励起束縛状態からの2次ラマンピークは、ドープ量を増やすと共鳴状態になり、急速に消失する。このことは、主に磁気励起の寿命が短くなるためと理解でき、グリーン関数を用いて理論的に示した。
(3) MgやNiをドープした試料では、ルミネッセンスが観測でき、電子系に大きな変化が起こる。
2. α′-NaV_2O_5系
(1) ラマン散乱の研究から、低温相で磁気ギャップモードやスピノン2次ラマンバンドを観測した。更に、3本の超格子構造を示す折り返しフォノンを観測した。Na^+イオン欠損の量を増加させると、折り返しフォノンのラマン散乱強度が減り、半値幅が増大し、磁気励起の強度が減少する。
(2) V^<4+>イオンのd-d遷移による電子バンドとフォノンピークの相互作用によるファノ効果を観測した。Na^+イオン欠損量を増加させると、ファノ効果は弱まる。これは、フォノン-フォノン緩和過程がフォノン-電子の緩和過程より支配的になると考え、理論的に示した。
3. 現在、12Tまで印可出来る超伝導磁石やダイヤモンドアンビルを用いた高磁場下や高圧下での光散乱の準備を行い、磁場や圧力効果の研究を始めた。

Research Products

• [Publications] T.Sekine: "Spin-Peierls Gap and Two-Magnetic-Excitation Bound and Resonant States in Cu_<1-x>Zn_xGeO_3 and CuGe_<1-y>Si_yO_3" Journal of Physical Society of Japan. 67巻4号. 1440-1450 (1998)
• [Publications] H.Kuroe: "Raman Scattering in the Inorganic Spin-Peierls System α′-Na_<1-δ> V_2 O_5" Journal of Physical Society of Japan. 67巻8号. 2881-2892 (1998)
• [Publications] H.Kuroe: "Spin-Peierls Transition in α′-NaV_2O_5 observed by Raman Scattering" Physica B. 発表予定.
• [Publications] H.Kuroe: "Raman Scattering in Zn,Si-and Mg-Doped CuGeO_3" Physica B. 発表予定.