2018 Fiscal Year Research-status Report
Study on stripe-type antiferro magnetic cuprates with the two-leg ladder structure
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18K03531
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
今井 良宗 東北大学, 理学研究科, 講師 (30435599)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 銅酸化物超伝導体 / 鉄系超伝導体 / 高圧合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に基づき，本年度は下記の研究を実行した．
（１）MgCu2O3のマグネシウムサイトをリチウムで系統的に置換した試料を作製し，結晶構造，電子物性，磁気物性の変化を調べた．その結果，リチウム量の変化に伴い格子定数が変化することがわかった．また，リチウム量が0.75を超える組成では，X線回折像が大きく変化し，構造相転移を強く示唆する結果を得た．また，磁化率測定から，反強磁性性転移温度がリチウム量の増加に伴い，急激に減少し，３ K程度にまで低下することがわかった．しかし，リチウム量が0.6でも依然として，反強磁性秩序は抑制されることなく残ったままであった．電気抵抗率の温度依存性を測定したところ，いずれのリチウム量においても熱活性化型の温度依存性が見られた（ただし，リチウム量に伴うエネルギーギャップの減少を観測した）．さらに，比熱測定を行なったところ，最低温度でも有限の残留密度を観測し，フェルミ面上に有限の電子状態密度の存在を示唆する結果を得た．これらの結果は，リチウム，銅，マグネシウムのイオン半径が近い値をとるために，原子サイトの乱れが生じ，それによって電子が強く局在することに起因ものであると考えられる．また，この原子サイト間の乱れは，当初，合成圧力に対して敏感に変化するものと考えられたが，本研究で行なった圧力範囲で有意な差は見られなかった．
（２）高圧下で電気抵抗率を測定するシステムの開発を行なった．ルビー蛍光法による圧力校正を行う測定系を構築し，ピストンシリンダーで試験測定を行なった．その結果，荷重に対してルビー蛍光波長から見積もった圧力が系統的に変化することがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画に基づき，MgCu2O3においてマグネシウムサイトを系統的にリチウムで置換した試料を高圧合成によって作製し，基礎物性を測定した．高リチウムドープ領域での構造相転移や比熱測定における有限の電子状態密度の観測などの，予想外の振る舞いを観測したため，それらの検証や追加測定に予定よりも多くの時間を要した．しかし，それ以外に関しては，順調に研究計画に基づいて，研究を遂行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に研究が進んでいることから，基本的には，研究計画に基づいて，今後も研究を推進する．ただし，サイト間の原子の乱れと合成時の圧力との関係は，予想に反したものであった．サイト間の乱れは，マグネシウム，リチウム，銅が近いイオン半径を持つことに起因していることから，マグネシウムサイトをより大きなイオン半径を持つアルカリ土類金属で置換することによって，乱れの問題は解消することが期待される．したがって，アルカリ土類金属元素の置換効果を今後検証していく．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は生じたものの，その金額は支出決定額に対して１％未満であり，ほぼ計画どおり予算執行が進んでいる．次年度使用額をあわせて，研究計画に基づいて，研究活動を推進する．
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