| 研究概要 |
強誘電性と強磁性または反強磁性とを共有する物質における構造相転移の機構を明らかにするため、光学的測定を行うのが本研究課題である。強誘電性と反強磁性とが共存している物質の代表的例であるBaMnF_4結晶は、250Kの温度で不整合構造相転移を起こす。しかし、この結晶では,多くの不整合構造相転移を起こす誘電体とは違って,さらに温度を下げても再びコメンシュレート構造が現れない。このような特異な構造相転移が起こる理由を探るため,蛍光・蛍光寿命・時間分解蛍光スペクトル・直線二色性スペクトル・円二色性吸収スペクトルなどの光学的測定を行い,さらに光熱励起法による比熱測定を行った。また比較のため,数種類の磁性体や強誘電体(例えばK_2ZnCl_4)についても同様の実験を行った。
不整合型構造相転移を起こす250Kで、蛍光寿命・円二色性・直線二色性の異常性が見い出され、その解析から、一次相転移により結晶構造がモノクリニック構造に変わっていることが明らかになった。また、蛍光スペクトルおよび蛍光寿命の温度変化から、Mnイオンから不純物イオンへのエネルギー伝達が起こっていることが明らかになった。蛍光寿命の温度変化の解析により、Mnイオンの結晶内での動きおよびエネルギー伝達が構造相転移において果たす役割を知ることができた。
磁性体結晶でのエネルギー伝達機構を詳しく調べるため、三次元反強磁性体MnF_2,BaMnF_4と同じ二次元性反強磁性体であるRb_2MnCl_4、二次元性強磁性体FeCl_2、一次元性反強磁性体[(CH_3)_3NH]MnC1_3・2H_2Oなどの結晶について光学測定を行い、強誘電性をもたないこれらの結晶とBaMnF_4結晶との違いを実験的に明らかにした。そして、BaMnF_4の特異性が電気磁気効果にあることを確かめた。
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