ダブル・ペロブスカイトにおける新規機能の創出

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305002
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 山内 尚雄 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (50271581)
• 研究分担者: 谷山 智康 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (10302960) ; 末松 久幸 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (30222045) ; 山崎 陽太郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50124706) ; 本橋 輝樹 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (00323840) ; カルピネン マーリット 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (50334529)
• キーワード: ダブル・ペロブスカイト / Fe, Co酸化物 / 磁気抵抗(MR)効果 / Verwey型相転移 / 混合原子価状態 / 酸素ゲッター石英封管合成法 / メスバウアー分光法

研究概要

Fe, Coを含む3種類のダブルペロブスカイト酸化物において、化学組成と電磁気特性の相関関係を調べた。以下に主な成果を示す。
1.酸素欠損・Aサイトオーダー型(Ba, Sr)(RE, Ca)Fe_2O_5+δ(RE=Nd, Sm, Eu, Dy, Y)に関し以下の知見を得た。
(1)低酸素分圧(〜10^<15>気圧)下合成法の確立。
(2)δ<0.5でのVerwey型磁気転移(Fcの原子価状態に関する転移)の発見。
(3)Verwey転移温度T_v近傍での負の磁気抵抗(MR)効果の発見。
(4)T_vに対する酸素ドーピング及び様々な元素置換効果の検証と転移メカニズムの検討。
(5)δ>0.5でのFe(IV)のFc(III)とFe(V)への電荷不均化反応の発見。
(6)RE=Dyにおいて、電荷整列に起因すると考えられる超格子反射を放射光X線回折測定により確認。
2.Bサイトオーダー型Sr_2Fe(Mo, W/Ta)O_6-wに関し以下の知見を得た。
(1)低酸素分圧(〜10^<-13>気圧)下合成法の確立。
(2)本物質が酸素不定比性を持たないことを実験的に確認(w〜0.0)。
(3)Sr_2FeMoO_6におけるFeの混合原子価+2.5の発見。
(4)Sr_2FeMoO_6の合成温度とBサイト(Fe/Mo)秩序度との相関を解明。
(5)Sr_2Fe(Mo_<1-x>W_x)O_6における磁気状態図の作成。
(6)W, Ta置換試料において、フェリ磁性転移温度(T_c)及び反強磁性転移点(T_N)近傍で負のMRの増大を発見。特にSr_2Fe(Mo_<0.5>Ta_<0.5>)O_6においてMR値は低温で200%に達した。
(7)W, Ta置換試料において、Mo/W及びMo/Ta置換に伴うFe価数の系統的な減少及び増加をXANES分光を用いて確認。
3.酸素欠損・Aサイトオーダー型BaRECo_2O_<5+δ>(RE=Nd, Sm, Eu)における磁気特性・MR効果の酸素不定比性依存性を解明した。

研究成果

• [文献書誌] V.P.S. Awana. J.Nakamura, J.Linden, M.Karppinen, H.Yamauchi: "Magnetoresistance Peak in the Vicinity of the Charge Disproportionation / Ordering Transition in the R_<1/3>Sr_<2/3>FeO_<3-δ>(R=La.Pr) Perovskite"Solid State Coniniunications. 119. 159-162 (2001)
• [文献書誌] J.Linden, T.Yamamoto, J.Nakamura, M.Karppinen, H.Yaniauchi: "Co-Existence of Intrinsic and Extrinsic Magnetoresistance in the Double-Perovskite Sr_2Fe(Mo_<1-x>W_x)O_<6-w> System"Applied Physics Letters. 78. 2736-2738 (2001)
• [文献書誌] T.Motohashi, F.Naujalis, R.Ueda, K.Isawa, M.Karppinen, H.Yamauchi: "Simultaneously Enhanced Thermoelectric Power and Reduced Resistivity of Na_xCo_2O_4 by Controlling Na Non-Stoichiometry"Applied Physics Letters. 79. 1480-1482 (2001)
• [文献書誌] K.Lehmus, M.Karppinen, M.Matvejeff, J.Linden, T.Pietari, H.Yamauchi: "Oxygen Stoichiometry in the (Ba_<0.5>La_<0.5>)(Fe_<1-x>Cu_x)O_<3-w> (x = 0-1 ) Perovskite System"International Journal of Inorganic Materials. 3. 803-808 (2001)
• [文献書誌] V.P.S.Awana, M.Karppinen, H.Yamauchi, S.K.Malik, W.B.Yelon, A.Mehta, A.V.Narlikar: "Magnetization and Heat Capacity of R_<1-3>Sr_<2/3>FeO<3-d> (R = La and Pr)"IEEE Transactions on Magnetics. 37. 2163-2165 (2001)
• [文献書誌] J.Nakamura, J.Linden, H.Yamauchi, M.Karppinen: "Hole-Doping Effect on the Verwey-Type Transition and Magnetoresistivity of Ba(Sm, Ca)Fe_2O_<5+δ>"Solid State Communications. (in press).
• [文献書誌] J.Linden, T.Yamamoto, H.Yamauchi, M.Karppinen: "Influence of W/Ta Substitution at the Mo Site on the Fe Valence and Magnetoresistive Properties of Sr_2FeMoO_6"Physica B. (in press).
• [文献書誌] J.Linden, M.Kochi, K.Lehmus, T.Pietari, M.Karppinen, H.Yamauchi: "Interplay between Cu and Fe Valences in BaR(Cu_0.5Fe_0.5)_2O_<5+δ> Double Perovskite with R = Lu, Y, Eu, Sm, Nd and Pr"Journal of Solid State Chemistry. (in press).
• [文献書誌] M.Karppinen, H.Yamauchi: "International Book Series : Studies of High Temperature Superconductors, Vol. 37, A.V. Narlikar (Ed.)"Nova Science Publishers, New York. 109-143 (2001)
• [文献書誌] T.Motohashi, M.Karppinen, H.Yamauchi: "Recent Research Developments in Applied Physics, Oxide Thermoelectrics"Transworld Research Network, India (in press).