正方晶希土類化合物RB_2C_2における反強四重極ならびに反強磁性相互作用の競合

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12304017
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山口 泰男 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80005917)
• 研究分担者: 大山 研司 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60241569) ; 石本 賢一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00212936) ; 小野寺 秀也 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50005972) ; 東方 綾 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40300884)
• キーワード: RB_2C_2 / 反強四重極秩序 / 反強磁性 / 磁気構造 / 磁気相図 / 相転移 / 電気四重極モーメント / 磁気双極子モーメント

研究概要

正方晶RB_2C_2における四重極相互作用と四重極秩序を実験的に解明することを目的とする本研究の今年度の研究実績は以下の通りである。
(1)正方晶RB_2C_2の正しい結晶構造は、我々が中性子回折によって空間群P4/mbmに属するものであることを明らかにしたが、さらに^<11>Bを用いた試料と用いない試料の比較を通じて、BとCの位置を正しく確定した。
(2)反強磁性相中で反強四重極秩序が起きるという希有な相転移を示すHoB_2C_2の磁気構造をHo^<11>B_2C_2の粉末中性子回折によって調べ、反強磁性、反強四重極共存相の磁気構造はDyB_2C_2のものと基本的に同じであること、純磁気相はincommensurateな長周期構造であることを明らかにした。
(3)単結晶DyB_2C_2の磁場中中性子回折により、純四重極秩序相に磁場誘起される反強磁性磁気散乱を観測することによって、反極四重極秩序構造を確認した(投稿準備中)。
(4)単結晶HoB_2C_2の磁場中比熱の詳細な測定により、磁気測定では得られなかった詳細な磁気相図を決定した。その結果、磁場誘起される純四重極相は磁場方向が[110]近辺の狭い方向である場合のみ現れること、純磁気相と純四重極相の相境界は接していないことなどが明らかとなった(投稿中)。
(5)単結晶HoB_2C_2の中性子回折によって純磁気相の特異な磁気構造を決定した。それは、伝搬ベクトル[1+δδδ'](δ=0.11,δ'=0.04)で記述できるが磁気散乱ピークの幅が広く、特にc軸方向の磁気相関距離が短くなっていることが明らかになり、磁気相互作用と四重極相互作用の競合の結果と考えられる(投稿準備中)。
(6)T_<11>=21Kの反強磁性体TbB_2C_2は磁場によって誘起される反強四重極相を持つこと、その相は磁場に対して異常な安定性を示すことなどが明らかになった。磁場誘起反強四重極相の構造は磁場中単結晶中性子回折で確認された(投稿準備中)。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohoyama,H.Yamauchi,H.Onodera and 2 others: "Characteristic Magnetic Structure due to Antiferroquadrupolar Ordering in Ho^<11>B_2C_2."Journal of the Physical Society of Japan. 69(10). 3401-3407 (2000)
• [文献書誌] K.Kaneko,K.Ohoyama,H.Onodera and Y.Yamaguchi: "Neutron Powder Diffraction Study on B-C Network Atomic Arrangements in Tetragonal CeB_2C_2."Journal of the Physical Society of Japan. 69(11). 3762-3763 (2000)
• [文献書誌] 小野寺秀也,山口泰男: "希土類化合物における軌道秩序と磁性"日本応用磁気学会誌. 24(10). 1302-1307 (2000)
• [文献書誌] H.Shimada,H.Onodera,H.Yamauchi and 3 others: "Antiferroquadrupolar Ordering in the Pseudo-binary Tetragonal Compounds Ho_<1-X>Dy_XB_2C_2."Journal of the Physical Society of Japan. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] A.Tobo,H.Onodera,H.Yamauchi and Y.Yamaguchi: "Y dilution effect on the antiferroquadrupolar ordering in HoB_2C_2."Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] H.Yamauchi,H.Onodera,K.Kaneko and 3 others: "Novel magnetic behavior in RB_2C_2: Competitive coexistence of antiferroquadrupolar and antiferromagnetic order"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2001)