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我々はデラフォサイト構造を持つ三角格子反強磁性体CuFeO_2におけるFe^<3+>のsiteを非磁性のAl^<3+>で置き換え、スピンフラストレーションを制御することによって、その役割を明らかにしようと試み、これまでCuFe_<1-x>Al_xO_2粉末試料の中性子回折実験を行なってきた。本研究はその延長として、(1)単結晶中性子回折実験による非希釈系の中間相および希釈系の低温相の再検証、(2)規則格子上に内在するスピンフラストレーションに加えて希釈操作におけるランダムネスの注入によるスピングラス相の出現を調べるという2つの目標を持って行われた。(1)についてはフラックス法により10^*10^*0.8mm^3程度の良質単結晶試料を得ることに成功し、これまで非希釈系の中間相および希釈系の低温相では、磁性イオンである軌道一重項Fe^<3+>のハイゼンベルグ自由度を生かして部分的にフラストレーションを解消し、ヘリカル構造に秩序化すると考えてきたが、むしろスピン密度波構造を取ることを単結晶試料を用いて逆格子空間上でその構造を直接見ることにより見出し、第三近接までの反強磁性交換相互作用が三角格子の幾何学のうえで相互に競合するためにスピン密度波構造が妥当であることを分子場の計算により定性的に示し、以前のメスバウアー効果で求められた中間相における内部磁場の広い分布も説明できることも示した。また(2)については、DC-SQUID磁化測定により得られた0.00【less than or equal】x【less than or equal】0.85の範囲のデータをもとに粉末試料中性子回折実験を全濃度領域で行い、最低温(T=1.5K)におけるDiffuse ScatteringおよびZFC、FC磁化の差から混晶系でのスピングラス相の出現を確認し、規則系において既にフラストレーションが存在する系にランダムネスを注入する事情を反映した希釈型スピングラスと比較して容易にスピングラス相が出現する新たな磁気相図を得た。
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