イジングスピン系RRu_2Si_2(R=Tb,Dy)の2次元高次磁気構造の中性子回析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640362
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 川野 眞治 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (70027457)
• キーワード: 長周期磁気変調 / 2次元的変調 / フラストレーション / 中性子回析 / 磁気サテライト / TbRu_2Si_2 / DyRu_2Si_2

研究概要

DyRu_2Si_2
単結晶によるパルス中性子回折実験を行った結果、(1)高湿相T_N=29K<T<T_t=3.5Kでは、Q=(2/900)の1次元的な磁気変調構造であることを確認した。しかし、(2)中間相=T_t<T<T'_t=1.5Kでは、a^*-b^*逆格子面内の低対称ライン上に多数の磁気サテライトを見出した。(3)磁気単位胞9a×9a×c内のコーナー位置と体心位置のDyイオンが常磁性とするとa^*-b^*逆格子面内の磁気ブラッグ反射の分布をよ<説明できることが分かった。このモデルは、1次元的ではなく、2次元的変調構造である。また、磁場下中性子回折実験をISISで行った。その結果、低温で現われる4相のメタ磁性相の磁気構造を解明できた。
TbRu_2Si_2
単結晶による中性子回折実験をこれまでデンマークRisφ国立研究所で続けてきた。その結果、(1)高温相T_N=56K<T<T_t=5Kでは、Q=(3/13 0 0)の1次元的変調構造であることを確認した。しかし、(2)中間相=T_t<T<T'_t=4.2Kでは、DyRu_2Si_2の場合と同じく数多くの磁気サテライトをa^*-b^*逆格子面内の低対称ライン上に観測した。(3)このサテライトは、磁気単位胞13a×13a×cのコーナー位置と体心位置のTbイオンが常磁性となる2次元的磁気変調モデルで説明できた。(4)低温相T<T'_tでは、Q=(3/13 1/4 0)で表せるドメインとc面内の正方晶構造(磁気単位胞:13a×4a×c)がやや傾いた単斜晶構造(磁気単位胞:13a×13a×c)となったドメインとが存在することがわかった。しかし、中間相で見られたフラストレーションによる常磁性状態は、解消されていると考えられる。
以上の結果をポーランド、クラコフで開かれたヨーロッパ結晶学会(2001年夏)、ミュンヘンでの中性子散乱国際会議(2001年夏)、ジュネーブでの国際結晶学会(2002年夏)およびポールシェラー研究所での中性子およびシンクロトロンX線による凝縮体研究ワークショップ(2002年夏)で発表した。

研究成果

• [文献書誌] 川野眞治, 小杉武史, 高橋美和子, 繁岡透, 岩田允夫: "希土類化合物TbRu_2Ge_2における2次元高次磁気構造のパルス中性子回折"京都大学原子炉実験所学術講演会報文集. 35. 124-129 (2001)
• [文献書誌] S.Kawano, M.Takahashi, T.Shigeoka, T.Kosugi, N.Iwata: "Higher order 2D magnetic modulations in TbRu_2Ge_2 and DyRu_2Si_2"京都大学原子炉実験所学術講演会報文集. 36. 18-22 (2002)
• [文献書誌] 岩田允夫, 繁岡透, 川野眞治: "DyRu_2Si_2の二次元磁気構造"京都大学原子炉実験所学術講演会報文集. 36. 131-134 (2002)
• [文献書誌] S.Kawano, T.Kosugi, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata: "Neutron diffraction studies of two-dimensional magnetic ordering in TbRu_2Ge_2 at low temperatures"J. Phys. Soc. Jpn. Suppl. A. 70. 209-211 (2001)
• [文献書誌] S.Kawano, B.Lebech, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, T.Kosugi: "Long-period two-dimensionally magnetic modulations in TbRu_2Si_2 and TbRu_2Ge_2"Proceedings of Aperiodic Structures 2001, Krakow, Poland. 57-60 (2001)
• [文献書誌] S.Kawano, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, T.Kosugi: "Pulsed-Neutron Diffraction Studies of Two-Dimensional Magnetic Ordering in DyRu_2Si_2"Applied Phys. A. 74[Suppl.]. s646-s648 (2002)
• [文献書誌] S.Kawano, B.Lebech, T.Shigeoka, N.Iwata: "Neutron Diffraction Studies of Two-Dimensional Magnetic Ordering in TbRu_2Si_2"Applied Phys. A. 74[Suppl.]. s643-s645 (2002)
• [文献書誌] N.Iwata, K.Hattori, M.Kadota, M.Takahashi, S.Kawano, T.Shigeoka: "Two-dimensional high-order commensurate structure in DyRu_2Si_2"J. Magn. Magn. Mater.. 256. 189-194 (2003)
• [文献書誌] T.Shigeoka, N.Iwata, S.Kawano: "Reentrant double-Q magnetic structure in HoRu_2Si_2"J. Phys. Soc. Jpn. Suppl. A. 70. 206-208 (2001)
• [文献書誌] S.Kawano, B.Lebech, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, T.Kosugi: "Two-dimensional magnetic modulations in TbRu_2Si_2, TbRu_2Ge_2 and DyRu_2Si_2"Book of Abstracts of Satellite to the XIX Congress of the IUCr on Neutron and Synchrotron X-ray Scattering in Condensed-Matter Research. 29-31 (2002)
• [文献書誌] S.Kawano, M.Takahashi T.Shigeoka, T.Kosugi, N.Iwata: "Pulsed-Neutron Diffraction Studies of Two-Dimensional Magnetic Ordering of Single Crystals, TbRu_2Ge_2 and Ru_2Si_2"KENS REPORT-XIII. 74-77 (2002)
• [文献書誌] S.Kawano, B.Lebech, T.Shigeoka, N.Iwata: "Neutron diffraction studies ofthe magnetic structures of TbRu_2Si_2"Physica B. 276-278. 572-573 (2000)