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遷移金属カルコゲナイドにおける圧力誘起相転移の研究

研究課題

研究課題/領域番号 12640331
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
研究機関東北大学

研究代表者

小林 寿夫  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40250675)

研究分担者 毛利 信男  埼玉大学, 理学部, 教授 (40000848)
上村 孝  東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30005813)
研究期間 (年度) 2000 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2000年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード高圧力 / 格子振動 / 金属-絶縁体転移 / 電子相関 / 電子相間 / 硫化鉄 / 絶縁体-金属転移
研究概要

硫化鉄(FeS)は常圧下でtroilite(P62c)構造を取る反強磁性半導体(T_N=589K)である。また、室温・圧力下で連続的な構造相転移を3.5,6.5GPaで起こす。その構造相転移に伴い半導体-金属-半導体へとその電子状態も変化する。このような構造変化を伴う強相関電子系の相転移においては、電子相関のみならず電子-格子相互作用も重要な役割を担っていると考えられる。従って、圧力下でのフォノン分散関係・状態密度を実験的に求めることが相転移を理解する上で重要である。そこで我々は、放射光単色X線を用いた^<57>Fe核共鳴非弾性散乱(NIS)を測定し、FeSの高圧力下フォノン状態密度を求めた。さらに高いSN比のNISスペクトルを測定するために、新たにダイアモンド・アンビルを設計し圧力発生装置として作成した。
測定したスペクトルには相対エネルギー・ゼロ(14.413keV)に、核共鳴弾性散乱(メスバウアー効果)による強い強度のピークが存在する。さらに、フォノンの生成・消滅が関与する核共鳴吸収による、非弾性散乱成分が有限の相対エネルギーの位置に観測されている。局所フォノン状態密度を求めるために、この非弾性散乱成分を調和振動格子モデルにより、マルチフォノン効果を考慮して解析を行った。この解析により構造相転移に伴う局所フォノン状態密度の変化を観測した。低圧相と中間圧相では10〜20meV付近のフォノン状態密度に大きな変化が観測された。さらに、6.5GPaでの転移が約10%体積減少を伴うために,最高圧相では局所フォノン状態密度が他の低圧相に較べて高エネルギー方向にシフトしていることが分かる。さらに、この局所フォノン状態密度の圧力依存性は、Fe電子状態に強く依存していることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Rresgure-induced enueondoator-metal-semecondoctor trcmcitions"Phys. Rev. B. 63. 1152031-1152036 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nozue et al.: "doHaas-von Alphen Effect of Fep in Donble Helical Magnetic state"J. Phys. Soci JPN. 70. 192-198 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Mossbauer Spectrogcopic study of Fes under Pressure using Synchrotron Radiation"J. Phys. Soci JPN. 70. 1128-1132 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Mosshaner Spectroscopic Study of Cu Fe S_2 under Pressure"Hyperfine Int. C.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kobayashi: "Pressure induced semiconductor-metall-semiconductor transitions in FeS"Phys. Rev. B. 63. 115203-1-6 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Nozue: "de Haas-van Alphen effect of FeP in double helical magnetic state"J. Phys. Soc. Jpn.. 70. 192-198 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kobayashi: "Mossbauer spectroscopic study of FeS under pressure using synchrotron radiation"J. Phys. Soc. Jpn.. 70. 1128-1132 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kobayashi: "Electronic properties of CuFeS_2 under pressure studied by Mossbauer spectroscopy"Hyperfine Interact. C. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Pressure-induced semiconduction-metal-semicondoctor transitions in FeS"Physical Review B. 63. 115203-1-115203-6 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nozue et al.: "do Haos-van Alphen Effet of FeP in Double Helical Magnetic State"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 192-198 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Mossbawer Spectroscopic Study of FeS under Pressure using Synchrotron Radiation"Journal of the Phsical Society of Japan. 70. 1128-1132 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi et al.: "Mossbawer Spectroscopic Study of CuFeS_2 under pressure"Hyperfine Interation C.

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi: "Pressure- induced semiconductor-metal-semiconductor transitions in FeS"Physical Review B. 63. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hisao Kobayashi: "Mossbauer spectroscopic study of FeS under pressure using synchrotron radiation"Journal of the Physical Society of Japan. 70(No4). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2020-05-15  

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