マンガン酸化物の光誘起磁気相転移とその超高速ダイナミックス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11215205
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 中村 新男 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (50159068)
• 研究分担者: 守友 浩 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (00283466)
• キーワード: ペロブスカイト型酸化物 / 光誘起相転移 / 混合原子価菌錯鯛体 / 強磁性相転移 / 電荷移動遷移 / 超高速レーザー分光

研究概要

(Nd_<0.5>Sm_<0.5>)_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3、La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3、La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3では強磁性秩序状態にある局在スピンが遍歴電子の注入によってスピン反転し磁化が変化することを明らかにした。さらに、このような光誘起のスピン反転のダイナミクスは相転移点近傍で臨界緩和現象を示し、緩和時間がτ∝|T/Tc-1|^<-1.39>で記述されることを明らかにした。電荷整列揺らぎの相関長が緩和時間を決めていることがわかり、転移点近傍においてこの相関長が増大することによって臨界緩和現象が起こることが明らかになった。さらに、臨界緩和現象に対するバンド幅の効果を調べた。バンド幅が狭いLa_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3においても、同様に臨界緩和が観測されることがわかった。光誘起相転移とその臨界緩和現象はバンド幅には直接依存しないことを、この結果は示している。
二重交換系では、局在スピンが強磁性秩序をもっている場合にeg遍歴電子は自由に動き回れるので、伝導特性は金属的振る舞いを示すが、光励起によって、spin-disorderが導入されるならば、電気抵抗が増大することが期待される。光誘起の抵抗増大を観測し、電気抵抗をプローブとして光誘起磁気相転移を検出することに成功した。高速の光スイツチへの応用が期待される。
Feイオンが2次元的に配列するスピンクロスオーバーFe(II)錯体Nafion-[Fe(Htrz)_3]薄膜を作製して、光誘起相転移とその緩和ダイナミクスを調べた。2次元系においても光励起によって低スピン状態(S=0)から高スピン状悠(S=2)に転移することがわかった。
以上の研究により、マンガン酸化物の光誘起磁気転移とそのダイナミクスに関する統一的な理解が得られ、光による磁性、電気抵抗の制御を可能にする材料設計の指針が得られた。

研究成果

• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Pressure-Induced Phase Transition in Mixed-Valence Gold Complexes : Comparison of Quasi-1D System with 3D System"Physica Status Solidi(b). 223. 183-187 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Photo induced formation of charge-ordering clusters in a manganite film"Phys. Rev. B. 63. 115105 (2001)
• [文献書誌] Moritomo, et al.: "Effects of B-Site Disorder in Sr_2FeMoO_6 with Double Perovskite Structure"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L672-L674 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Photoinduced Phase Transition and Relaxation Behavior in a Spin-Crossover Fe(II) Complex Nafion-[Fe(Htrz)_s] Film"J. Phys. Soc. Jpn. 70. 2521-2524 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Critical behavior of a photodisordered spin system in doped"Phys. Rev. B. 64. 100401 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Pressure-and photo-induced phase transition in mixed-valence gold complexes"Phase Transitions. 74. 51-92 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Critical Slowing Down in La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3 : Comparison with La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3"J. Phys. Soc. Jpn. 70. 3466-3467 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Dynamical properties of photo-induced spin disorder in doped"J. of Lumin. 94-95. 545-549 (2001)
• [文献書誌] X.Liu, et al.: "Dynamical process of photoinduced phase transition in a mixed-valence gold"J. of Lumin. 94-95. 541-544 (2001)