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

2001 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 / 電気四重極子モーメント / 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の結晶構造は、LaからLuまで(Sm、Eu、Ybを除く)の全ての同型化合物において空間群P4/mbmに属するものであることを中性子回折によって系統的に明らかにした。
(2)正方晶RB_2C_2の磁気構造は、反強磁性秩序が反強四重極秩序と共に生じるという場合のみならず、反強四重極秩序がない場合の反強磁性秩序そのものが極めて多様であることを、CeからTmまでの化合物の系統的な粉末中性子回折によって明らかにした。
(3)単結晶TbB_2C_2はT_N=21.7Kの反強磁性体であるが、磁化過程がDyB_2C_2やHoB_2C_2と極めて類似しており、かつ自発磁化を伴わない帯磁率がT_N以下で増大するという異常を見出し、TbB_2C_2においても多重局相互作用の影響が強いことを示した。
(4)単結晶TbB_2C_2の中性子回折によって反強磁性磁気構造は主として伝搬ベクトル[1 0 1/2]で記述されるがそのほかに[0 0 1/2]や(δ=0.12)に属する磁気反射や[1+δ δ 0]を端点とする逆格子空間に一様に現れるdiffuseな反射を確認し、TbB_2C_2はHoB_2C_2の異常な磁気相と類似した極めて特異な磁気的状態にあることを明らかにした。
(5)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[1 1 0]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。
(6)Dy_<1-X>Y_XB_2C_2において自発磁化がY希釈で単調に減少しない原因が、四重極相互作用と反強磁性相互作用の方向依存性が異なるため、隣接Y原子の位置によってDy磁気モーメントの値が異なることによることを^<161>Dyメスバウアー分光によって明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] K.Indoh, H.Onoda, 3 others: "Anomalous Concentration Dependence of the Dy Moment in Dy_<1-X>Y_XB_2C_2 Compounds"Journal of Magmetism and magnetic Materials. 226-230. 1148-1149 (2001)
• [文献書誌] K.Kaneko, H.Onodere, 4 others: "Anomalous Antiferromagnetic Propeoties of the tetragonal Compound, TbB_2C_2"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 3112-3118 (2001)
• [文献書誌] K.Ohyama, A.Tobo, 6 others: "Diverse magnetic Ground States in the Tetragonal R^<11>B_2C_2(R=rare earth) System"Journal of the Physical Society of Japan, Suppl. A. 70. 121-123 (2001)
• [文献書誌] K.Kaneko, K.ohyama, 4 others: "Neutron Scattetring Study on the Tetragonal Tb^<11>B_2C_2 Compound"Journal of the Physical Society of Japan, Suppl. A. 70. 124-126 (2001)
• [文献書誌] A.Tobo, H.Yamauchi, H.Onodera, 2 others: "Effect of Antiferroquadrupolar Interaction on the Magnetic Structure od ^<11>HoB_2C_2"Journal of the Physical Society of Japan, Suppl. A. 70. 127-129 (2001)
• [文献書誌] K.Ohyama, K.Kaneko, 5 others: "Systematic Study on Crystal Structures in tetragonal RB_2C_2(R=Rare Earth) Compounds"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 3291-3295 (2001)