2002 Fiscal Year Annual Research Report
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14038226
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
生田 博志 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (30231129)
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| Keywords | Pr銅酸化物 / 銅酸素1次元鎖 / 1次元金属 / 元素置換 / 単結晶 / 電気抵抗 / 光学伝導度 |
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| Research Abstract |
PrBa_2Cu_4O_8(Pr124)が有するCuOの2重鎖は、低温ではフェルミ流体的に振る舞うが、室温では1次元モット絶縁体にキャリアをドープした系として理解できる。本研究では様々な元素置換をした単結晶を育成し、CuOの2重鎖の振る舞いを中心として物性を調べた。
まず、CuサイトをZnで置換すると、CuO鎖方向(b軸方向)の抵抗率は上昇するが金属的伝導は保たれること、CuO鎖に垂直な方向(a, c軸方向)の伝導は阻害され、1次元的伝導を示す領域が低温側に延びることなどがわかった。光電子分光実験で測定された分散関係は、Zn置換による次元性の低下を支持している。一方、光学反射率測定から、Zn置換によりCuO_2面のキャリア濃度が増加したことが明らかになり、CuO鎖との間に電荷の再分配が生じた可能性を示している。さらに、磁気抵抗測定によりCuO鎖サイトの1次元-3次元クロスオーバーや、Zn置換による1次元性の強まりを明らかにした。次に、Ni置換ではCuO鎖に沿った抵抗率が低温で上昇するとともにCuO鎖に直交する伝導が抑制されることなどがわかった。これはNiがZnよりもCuO鎖サイトに置換されやすいことを反映していると考えられる。また、ホール係数の低温での増加も抑制され、広い温度範囲で負のホール係数が観測された。
一方、元素置換した単結晶の育成では、高温安定相の析出を避けるために必要な急冷過程の幅が拡大し、また、得られる単結晶が小さい。しかし、フラックス組成を様々に変えたところ、BaとCuを増すことで、124相と液相の温度差が縮まることがわかった。さらに、置換のない単結晶の格子定数の温度依存性を測定し、格子定数の温度変化が一度停滞する振る舞いが見られた。その温度は、α軸抵抗率に現れるピークとは約50Kの開きがあり、CuO_2面の反強磁性相転移温度とされている温度に相当する。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] T.Mizokawa 他: "Angle-resolved photoemission study of Zn-doped PrBa_2Cu_4O_8 : Possible observation of single-particle spectral function for a Tomonaga-Luttinger liquid"Physical Review B. 65. 193101 (2002)
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[Publications] K.Takenaka 他: "Zn-substitution effect on the optical properties of PrBa_2Cu_4O_8"Physica C. 383. 227 (2002)
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[Publications] S.Horii 他: "Dimensionality of the Cu-O double-chain site of PrBa_2Cu_4O_8"Physical Review B. 66. 054530 (2002)
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[Publications] M.N.McBrien 他: "Metallic c-axis Transport Across Insulating Planes in PrBa_2Cu_4O_8"Journal of Physical Society of Japan. 71. 701 (2002)
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[Publications] N.E.Hussey 他: "Three-Dimensional Fermi-Liquid Ground State in the Quasi-One-Dimensional Cuprate PrBa_2Cu_4O_8"Physical Review Letters. 89. 086601 (2002)
