銅酸化物のスピン・パイエルス転移の研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07404048
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 内野倉 國光 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20015564)
• 研究分担者: 塚田 一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10251357)
• キーワード: スピン・パイエルス転移 / 反強磁性 / 不純物誘起反強磁性

研究概要

CuGeO_3の不純物誘起反強磁性相の研究を引き続き行なった。昨年度の末に単結晶では(多結晶では良質の試料の得られないことが知られている)Mg置換(Cuを置換、またMg^<2+>は非磁性)した試料が非常に良質であることが明らかになった。従って今年度Cu_xMg_<1-x>GeO_3の相図の作成を詳細に行なった。その結果、反強磁性相には2種類あるという、非常に重要な発見を行なった。
スピンパイエルス秩序と反強磁性秩序の共存する相(Dimerized Antiferromagnetic Phase)と一様な反強磁性相(Uniform Antiferromagnetic Phase)の2種類、が存在し、不純物濃度の関数として一次相転移をしている。さらに他の不純物置換の結果を再検討した結果、Ni置換(Ni^<2+>イオンにはS=1のスピンが局在)、Zn置換(Zn^<2+>は非磁性)に関しても同様の現象が見出され、Cuを他の不純物で置換する場合には、局在するスピンの大きさに依存せず、2種類の反強磁性相とその間の一次相転移が存在するという普遍性が存在すると考えられる。
この発見はCuGeO_3、および低次元反強磁性体の研究に新しい局面を開くものである。
我々が発見したスパイラル反強磁性体Ba_2CuGe_2O_7の性質を詳細に研究し、また磁場中での複雑な状態変化を実験的、理論的に明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Kuroe et al.: "Spin fluctuations in CuGeO_3 probed by light scattering." Phys.Rev.B. 55. 409-415 (1997)
• [文献書誌] Y.Sasago et al.: "Temperature dependent spin gap and singlet ground state in BaCuSi_2O_6." Phys.Rev.B. 55. 8357-8360 (1997)
• [文献書誌] A.Zheludev et al.: "Field-induced commensurate-incommensurate phase transition in a Dzyaloshinskii-Moriya spiral antiferromagnet." Phys.Rev.Lett.78. 4857-4860 (1997)
• [文献書誌] M.C.Martin et al.: "Spin-Peierls and antiferromagnetic phases in Cu_<1-x>Zn_xGeO_3 : A neutron scattering study." Phys.Rev.B. 56. 3173-3180 (1997)
• [文献書誌] K.M.Kojima et al.: "Antiferromagnetic order with sparially inhomogeneous ordered moment size of Zn- and Si-doped CuGeO_3." Phys.Rev.Lett.79. 503-506 (1997)
• [文献書誌] A.Zheludev et al.: "Spiral ordernin Ba_2CuGe_2O_7." Physica B. 234-236. 546-548 (1997)
• [文献書誌] T.Ida et al.: "Comparative study of interatomic charge distribution in copper-oxygen linkage in YBa_2Cu_3O_<6.9> and CuGeO_3." Physica C. 282-287. 977-978 (1997)
• [文献書誌] T.Shibauchi et al.: "Strong reduction of quasiparticle scattering rate with gap formation in CeNiSn." Phys.Rev.B. 56. 8277-8281 (1997)
• [文献書誌] I.Terasaki et al.: "Large thermoelectric power in NaCo_2O_4 single crystals." Phys.Rev.B. 56. R12685-12687 (1997)
• [文献書誌] A.Zheludev et al.: "The square-lattice spiral magnet Ba_2CuGe_2O_7 in an in-plane magnetic field." Phys.Rev.B. 56. 14006-14012 (1997)
• [文献書誌] A.Zheludev et al.: "Field-induced incommensurate-to-commensurate transition in Ba_2CuGe_2O_7." Phys.Rev.B. 57. 2968-2978 (1998)
• [文献書誌] 内野倉 國光: "二次元スパイラル反強磁性体Ba_2CuGe_2O_7" 日本物理学会誌. 52. 847-850 (1997)
• [文献書誌] T.Ida et al.: "Advances in Superconductivity IX Proceedings of the 9th Symposium on Superconductivity,October 21-24,1996,Sapporo." Springer Verlag Tokyo, (1997)
• [文献書誌] T.Ida et al.: "Proceedings NATO-Advenced Research Workshop,"Physics and Materials Science of High" Temperature Superconductors IV" Kluwer Academic Press,Dordrecht,ND, (1997)