核磁気共鳴法による梯子格子物質および高温超伝導体の量子スピン励起に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694048
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 熊谷 健一 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70029560)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 裕次 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50280863)
• Keywords: 核磁気共鳴 / 梯子格子物質 / スピンギャップ / 酸化物高温超伝導体 / 強相関電子系

Research Abstract

鎖状に連結した(1次元chain)スピン系が2本に結合した系からなる梯子格子スピン系において、スピン-重項基底状態と励起状態との間にスピンギャップが形成される。このスピンギャップはキャリアをドープすることにより超伝導ギャップへと移行することが指摘されている。本研究では、キャリアドープ可能な1次元chainと梯子格子をもつ単結晶試料Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>および反強磁性試料Sr_<14-x>La_xCu_<24>O_<41>のNMR測定をおこない、ホール分布とその局在・整列と磁気秩序による磁場の発生に伴い微細構造を示すCu-NMRスペクトルを観測し、(1)梯子格子物質,Sr_<14-x>A_xCu_<24>O_<41>A=Ca,Y,La)の単結晶試料でNMR測定結果から、スピンギャップは梯子層へのホール注入により大きく減少すること、(2)単結晶試料Sr_<14-x>La_xCu_<24>O_<41>のNMR測定をおこない、磁場誘起スタガード磁化の磁場依存性、温度依存性の詳細な知見を得て、空間に一様に分布し空間変動する微少磁気モーメントの起源を明らかにした。すなわち、低次元スピン系において量子コヒーレンスを乱した時に現れる「端」効果による局所磁気モーメントの出現によるものである。
この他に、強磁性超伝導体として興味が持たれるRuSr_2GdCu_2O_8のRuとCuのNMRを観測し、Ruサイトの反強磁性的磁気秩序とweak-ferromagnetismの知見を得て、この系のスピン状態と価数状態を明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Kudo: ""Spin gap of Sr_<14-x>A_xCu_<24-y>M_yO_<41> (A=Ca, La : M=Zn, Ni) studied by thernmal conductivity","J.Phys.Chem.Solids. 62. 361-364. (2001)
• [Publications] K.Kumagai: ""NMR/NQR Study on Magnetism of Spin Ladder Sr_<2.5>Ca_<11.5>Cu_<24>O_<41>""Z.Naturforsch. 55a. 311-314 (2000)
• [Publications] K.Kudo: ""Electrical resitivity of Sr_<14-x>A_xCu_<24>O_<41> (A=Ca and La) single crystals : Localization of hole pairs in the ladder""Physica B. 284-288. 651-652 (2000)
• [Publications] S.Tsuji: ""NMR/NQR Studies on Magnetic Order of Spin Ladder Sr_<2.5>Ca_<11.5>Cu_<24>O_<41>,"Physica B. 284-288. 1593-1594 (2000)
• [Publications] K.Kumagai: ""NMR/NQR Studies on Magnetism of Spin Ladder Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41> (A=Ca and La)""J.Pys.Soc.Jpn.Suppl.B. 69. 39-45. (2000)
• [Publications] Y.Furukawa: ""NMR Study of Ferromagnetism and Superconductivity of RuSr_2GdCu_2O_8","Physica C. 341-348. 453-454 (2000)