放射光・中性子・電子線を用いた軌道自由度観測技術の開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12304019
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 村上 洋一 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教授 (60190899)
• 研究分担者: 廣田 和馬 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90272012) ; 有馬 孝尚 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (90232066) ; 中尾 裕則 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (70321536) ; 石原 純夫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30292262) ; 松村 武 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00312546)
• キーワード: 軌道秩序 / 電荷秩序 / 四重極秩序 / 遷移金属酸化物 / 希土類化合物 / 共鳴X線散乱 / 磁気コンプトン散乱 / 軌道揺らぎ

研究概要

本研究組織は5つのグループに分かれている。以下、それぞれの今年度の研究成果について述べる。
1.結晶作成・基礎物性測定グループ
遷移金属酸化物(LaSrMnO3,YVO3など)や希土類化合物(DyB2C2,HoB2C2)の単結晶育成の大型化と純良化に成功し、それらを放射光・中性子・電子線実験用の試料として提供した。
2.放射光実験グループ
YTiO3,LaMnO3,YVO3,LaSrMnO3人工超格子,DyB2C2,HoB2C2,CeB6の共鳴X線散乱実験に成功し、それらの軌道秩序状態を明らかにした。特に、干渉法という新しい共鳴X線散乱法を開発することにより、強的軌道秩序を観測することに成功した。一方、軌道の励起を観測する目的で、非弾性X線散乱実験をLaMnO3に対して行った。
LaSrMn2O7における磁気コンプトンプロファイルの異方性測定を行い、その軌道秩序状態を定量的に決定した。また、そのホール濃度とともに、軌道状態の変化を観測することに成功した。
3.中性子散乱グループ
TbBaCo2O6の金属絶縁体転移を中性子散乱実験から明らかにした。
4.電子線回折グループ
収束電子回折法による電子密度分布の解析のためのソフトウエアの開発を行い、LaCrO3の結晶構造パラメーター及び、電子密度分布の解析を行った。
5.理論研究グループ
軌道秩序、揺らぎを測定する手段としての共鳴X線散乱に対する一般論の構築を行った。また、LaMnO3における軌道励起と非弾性X線散乱に対する理論の構築を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Hirota et al.: "Direct Observation of Antiferro-Quadrupolar Ordering-Resonat X-Ray Scattering Study of DyB_2C_2-"Phys.Rev.Lett.. 84. 2706-2709 (2000)
• [文献書誌] K.Ohwada et al.: "Pressure-induced Phase Transition in NaV_2O_5 at Low Temperature"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 639-642 (2000)
• [文献書誌] Y.Wakabayashi et al.: "Charge and Orbital Ordering LaSr_2Mn_2O_7 Observed by Resonant X-Ray Scattering"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 2731-2734 (2000)
• [文献書誌] H.Nakao et al.: "X-Ray Anomalous Scattering Study of a Charge-Ordered State in NaV_2O_5"Phys.Rev.Lett.. 85. 4349-4352 (2000)
• [文献書誌] Y.Moritomo et al.: "Pressure-Induced Insulator-Metal Transition in a Bilayer Manganite : Pressure Control of Orbital Stability"Phys.Rev.B. 62. 17-20 (2000)
• [文献書誌] M.Noguchi et al.: "Synchrotron X-Ray Diffraction Study of Orbital Ordering in YVO3"Phys.Rev.B. 62. 9271-9274 (2000)
• [文献書誌] S.Ishihara et al.: "Theory of Orbital Excitation and Resonant Inelastic X-ray Scattering in Manganites"Phys.Rev.B. 62. 2338-2345 (2000)
• [文献書誌] A.Machida et al.: "Reconsideration of the lattice effect on the charge-ordering transition of doped manganites"Phys.Rev.B. 62. 80-83 (2000)
• [文献書誌] S.Okamoto et al.: "Phase Transition in Perovskite Manganites with Orbital Degree of Freedom"Phys.Rev.B. 62. 14647-14655 (2000)
• [文献書誌] S.Ishihara et al.: "Orbital Ordering and Resonant X-ray Scattering in Layered Manganites"Phys.Rev.B. 62. 5690-5695 (2000)
• [文献書誌] S.Ishihara et al.: "Orbital Ordering, Fluctuation and Resonant X-ray Scattering in Manganites"Phys.Rev.B. 62. R9252-R9255 (2000)
• [文献書誌] S.Okamoto et al.: "Orbital Structure and Magnetic Ordering in Layered Manganites : Universal Correlation and Its Mechanism"Phys.Rev.B. 63. (2000)
• [文献書誌] S.Ishihara et al.: "Theoretical study of orbital ordering/fluctuation and resonant x-ray scattering in manganites"Jour.Mag.Mag.Mat.. (2001)
• [文献書誌] S.Ishihara et al.: "Theory of resonant x-ray scattering as a probe to detect the orbital orderings/excitations in CMR manganites"Jour.Mag.Mag.Mat.. (2001)
• [文献書誌] 前川禎通 他: "遷移金属酸化物における共鳴非弾性X線散乱の理論"日本物理学会誌. 56. 35-38 (2000)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al.: "Determination of the space group of LaCrO3 by convergent-beam electron diffraction"J.Electrochem.Soc.. 147. 4408-4410 (2000)
• [文献書誌] K.Tsuda et al.: "Electron diffraction study of the phase transformation of (alpha)'-NaV205"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1935-1938 (2000)
• [文献書誌] K.Tsuda et al.: "Space group determination of the room-temperature phase of (alpha)'-NaV2O5 using convergent-beam electron diffraction"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1939-1941 (2000)
• [文献書誌] K.Tsuda at al.: "Convergent-Beam Electron Diffraction, Study of the Low-Temperature Ferromagnetic Insulator Phase of La1-xSrxMnO3 (x=0.11, 0.12)"J.Phys.Soc.Jpn.. 70. (2001)
• [文献書誌] 村上洋一: "丸善実験物理学講座第6巻第5章"X線磁気散乱法""丸善. 329 (2000)
• [文献書誌] 村上洋一: ""新しい放射光科学"第5章"共鳴X線散乱で見る軌道秩序""講談社. 233 (2000)