2023 Fiscal Year Annual Research Report
Search for materials with novel magnetotransport properties arising from multi degrees of freedom
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22H01172
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
勝藤 拓郎 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00272386)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 健士 東邦大学, 理学部, 講師 (80564947)
溝川 貴司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90251397)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 磁気伝導 / 金属絶縁体転移 / d軌道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) Ba3Ta5O15について、Baを様々な希土類Rで置換したBa3-xRxNb5O15単結晶を作製し、その物性を調べた。その結果、R=Euの場合は2価、それ以外のRでは基本的に3価となるが、R=Ybの場合は、xが小さいときは非磁性の2価となり、xが大きくなると磁性を持つ3価となることを磁化率の測定より見出した。また、低温で電気抵抗率が増大し、ホール係数の結果より、低温でキャリア数がNb１個あたり0.001個程度まで減少していることも明らかになった。さらに、磁気抵抗効果について、R=Euの場合は大きな負の磁気抵抗、それ以外のRでは小さな正の磁気抵抗が観測されるが、Ybの場合は低磁場で抵抗率がいったん増加してから高磁場で減少する特異な振る舞いを示すことが分かった。これらの結果はYbの4f準位がTaの5d軌道に近く、4f軌道がフェルミ面にかかっている価数揺動の状態となっていることを示唆している。
(2) Ba3-xEuxNb5O15において，Nbの4d電子とEuの4fスピンの結合に伴う巨大な負の磁気抵抗を見出しているが、この物質群の硬ｘ線光電子分光を測定した結果、Euの4f軌道がフェルミ面から2eVの位置にあり、Nbの4d電子とEuの4fスピンの強い結合のもととなっていることを明らかにした。また、Nb3d軌道のスペクトルの解析から、xが小さいところでは遮蔽効果が大きいが、xが大きいところでは遮蔽効果が小さく、xの増加に伴う金属絶縁体転移と矛盾しないことを明らかにした。
(3) MnTi2-xVxO4の多結晶試料を作製して磁気抵抗を測定した結果、正の磁気抵抗は横磁気抵抗のみで発生し、負の磁気抵抗は縦磁気抵抗でも発生すること、したがって前者は軌道磁気抵抗であり、後者はスピン磁気抵抗であることを明らかにした。
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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
Ba3-xYbxTa5O15においてYbの価数揺動に伴う新奇な磁気抵抗を見出すなど，当初の予定通りに物質開発が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 新たに見出したBa3-xYbxTa5O15に関して，Ybの価数揺動の様子を光電子分光や比熱測定、熱起電力測定など、様々な実験手法を用いて明らかにする。
(3) MnTi2-xVxO4の単結晶試料を作製し、スピンシングレット絶縁体が基底状態の物質へのドーピングに由来する特異な磁気抵抗の詳細を明らかにする。
(2) La5Mo4O16系へのドーピング効果について，より系統的に研究を進めて，新奇な磁気抵抗効果の探索と物性の解明を目指す。
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