極端条件下における電荷・軌道相関と相分離のX線散乱による研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15540350
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 下村 晋 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00260216)
• Keywords: X線散乱 / 電荷秩序 / 軌道秩序 / シンクロトロン方射光 / 磁場中X線回折 / 高圧X線回折 / マンガン酸化物 / 電気抵抗率

Research Abstract

本研究では、圧力や磁場といった外場により多彩に変化する物性の発現メカニズムを、X線散乱により結晶構造の立場から微視的に明らかにすることを目的として研究を行った。特に、強相関電子系を中心として、電荷や軌道の自由度がその物性変化に大きく寄与している現象について詳しく調べた。
磁場下でのX線回折実験を、ペロフスカイト型マンガン酸化物についておこなった。磁場により常磁性絶縁体状態が強磁性金属状態に変化する物質について、構造変化を詳細に調べたところ、構造歪みが緩和されていくことが分かった。また、絶縁体状態では電荷秩序が起こっていないことを明らかにし、さらに、絶縁体状態と金属状態の結晶構造をリートベルト法により決定した。
電荷秩序を示すペロフスカイト型マンガン酸化物について、圧力下でX線回折実験を行ったところ、圧力をかけることにより新しい秩序状態が誘起されることが分かった。さらに高圧をかけるとこの秩序は崩壊し、無秩序状態に転移することが明らかとなった。これらの結果をまとめて、電荷軌道秩序に関する相図を作成した。
また、マンガン酸化物以外の低次元系や軌道秩序を示す系などについて、高輝度および高分解特性を有する放射光を用いて、磁場中でのX線回折実験を行い、その性質を明らかにした。
X線散乱実験以外にも、低温や磁場や圧力下といった極端条件下でも電気抵抗率の測定ができるように装置を整備し、電荷密度波状態について系統的に調べた。

Research Products

• [Journal Article] Lattice Constants, Electrical Resistivity and Specific Heat of RNiC_2 (2004)
  • Author(s): M.Murase, A.Tobo, H.Onodera, Y.Hirano, T.Hosaka, S.Shimomura, N.Wakabayashi
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 73 Pages: 2790-2794
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Synchrotron X-ray Diffraction Studies on Magnetic Materials in High Magnetic Fields (2004)
  • Author(s): Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, Y.Tabata, S.Kimura, M.Matsuda
  • Journal Title: PHYSICA B 346 Pages: 11-14
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Structural Change on the Magnetic Field-Induced Insulator-to-Metal Transition in Distorted Perovskite Eu_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 (2004)
  • Author(s): S.Nakamura, S.Shimomura, N.Ikeda, S.Nimori, T.Takeuchi, K.Itoh
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 73 Pages: 3059-3063
• [Journal Article] Observation of a lattice instability at the field-induced phase transition of the spin-gapped compound Cu_2(C_5H_<12>N_2)_2Cl_4 (2004)
  • Author(s): J.E.Lorenzo, K.Katsumata, Y.Narumi, S.Shimomura, Y.Tanaka, M.Hagiwara, H.Mayaffre, C.Berthier, O.Piovesana, T.Ishikawa, H.Kitamura
  • Journal Title: Physical Review B 69 Pages: 220409
• [Journal Article] Synchrotron X-ray Diffraction Studies of the Incommensurate Phase of a Spin-Peierls System CuGeO_3 in Strong Magnetic Fields (2004)
  • Author(s): Y.Narumi, K.Katsumata, Y.Tabata, S.Kimura, Y.Tanaka, T.Nakamura, S.Shimomura, M.Matsuda, I.Harada, Y.Nishiyama, T.Ishikawa, H.Kitamura, T.Hara, T.Tanaka, K.Tamasaku, M.Yabashi, S.Goto, H.Ohashi.K.Takeshita, T.Ohata, T.Matsushita, T.Bizen
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 73 Pages: 2650-2653
• [Journal Article] Direct and quantitative determination of the orbital ordering in CeB_6 by X-ray diffraction (2004)
  • Author(s): Y.Tanaka, U.Staub, K.Katsumata, S.W.Lovesey, J.E.Lorenzo, Y.Narumi, V.Scagnoli, S.Shimomura, Y.Tabata, Y.Onuki, K.Kuramoto, A.Kikkawa.T.Ishikawa, H.Kitamura
  • Journal Title: Europhysics Letters 68 Pages: 671-677