層状ペロフスカイト型マンガン酸化物の低エネルギー電荷励起と物性制御

• 研究課題/領域番号: 11740197
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹中 康司 名古屋大学, 大学院・理科研究科, 助手 (60283454)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2000年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 1999年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 巨大磁気抵抗 / マンガン酸化物 / 二重交換模型 / 光学伝導度 / 電気抵抗率 / ペロフスカイト / 不純物置換 / bad metal / インコヒーレント・メタル / 劈開面 / 強磁性金属

研究概要

巨大磁気抵抗効果を示す代表的なMnペロフスカイトLa(1-x)Sr(x)MnO(3)およびそのMnサイトの一部をAlで置換し、系統的にランダムネスを制御した一連の単結晶試料を作製し、光反射率と直流抵抗率を測定した。これにより、二重交換系における電荷-磁気-乱れの特異な結びつきを明らかにした。以下に具体的成果を記す。
(1)Mnペロフスカイトがいわゆる「不良金属(bad metal)」であること、また、光学伝導度スペクトルにおけるコヒーレントーインコヒーレント転移が、直流伝導度のモット極限を境に生じることを明らかにした。
(2)スピン分極に由来する、光学伝導度スペクトルの「exchange-gap励起」が2つ(約3eVと5eV)に分裂していることを明らかにした。このことは、従来は局在スピンと単純化されていたt2g電子も、スピン分極に伴う電子状態の変化に関与していることを示唆する。
(3)Al置換により誘起される強磁性絶縁(局在)相の光学伝導度スペクトルは、直流伝導を担う赤外域のピークの他に、可視域に別のピークを持つ特異なものであることを示した。
(4)Mnペロフスカイトの高Sr置換域でみられる常磁性金属相は乱れに対し不安定で、2%程度のAl置換で絶縁体化することを示した。このことは、二重交換物質Coペロフスカイトの安定な常磁性金属相と対照的であり、これまで単純な二重交換模型に従うとされてきたMnペロフスカイトの高Sr置換域においてもなお、付加的機構が有効に働いていることを示唆する。

研究成果

• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Electronic structure of the double-exchange ferromagnet La_<0.825>Sr_<0.175>MnO_3 studied by optical reflectivity"Physical Review B. 62. 13864-13867 (2000)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Anisotropic optical spectra of BaCo_<1-x>Ni_xS_2 : Effect of Ni substitution on the electronic structure of the Co_<1-x>Ni_xS plane"Physical Review B. 63. 115113 (2001)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Anisotropic Optical Spectra of PrBa_2Cu_4O_8 : Possible Tomonaga-Luttinger Liquid Response of the Quasi-One-Dimensional Metallic CuO Double Chains"Physical Review Letters. 85. 5428-5431 (2000)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Temperature-dependent optical reflectivity spectra measured on cleaved surfaces of La_<1-x>Sr_xMnO_3"Journal of Luminescence. 87-89. 1286-1288 (2000)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Incoherent metallic state in a double-exchange ferromagnet:Transport and optical properties of La_<1-x>Sr_xMnO_3"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 313-315 (2001)
• [文献書誌] Y.Sawaki et al.: "Al-substitution effect on charge transport in La_<1-x>Sr_xMnO_3 : Incoherent metallic state in a double-exchange ferromagnet"Physical Review B. 61. 11588-11593 (2000)
• [文献書誌] Y.Sawaki et al.: "Al-Substitution Effect on Resistivity in Paramagnetic Phase of La_<1-x>Sr_xCoO_3 : Comparison with Magnetoresistive La_<1-x>Sr_xMnO_3"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 602-603 (2001)
• [文献書誌] R.Shiozaki et al.: "Effect of oxygen annealing on the electrical properties of La_<1-x>Sr_xMnO_<3+δ> single crystals around the compositional metal-insulator transition"Physical Review B. 63(in press). (2001)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Optical Reflectivity Spectra Measured on Cleaved Surfaces of La_<1-x>Sr_xMnO_3: Evidence Against Extremely Small Drude Weight"Journal of Physical Society of Japan. 68. 1828-1831 (1999)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Optical spectra measured on cleaved surfaces of double-exchange ferromagnet La_<1-x>Sr_xMnO_3"physica status solidi(b). 215. 637-641 (1999)
• [文献書誌] K.Takenaka et al.: "Incoherent-to-coherent crossover of optical spectra in La_<0.825>Sr_<0.175>MnO_3: Temperature-dependent reflectivity spectra measured on cleaved surfaces"Physical Review B. 60. 13011-13015 (1999)