| 研究実績の概要 |
遷移金属-メタロイド系金属間化合物は多種多様な結合様式をとることでMnGe4型やCu2Sb型など多くの結晶構造をとり、それに伴い様々な 電気・磁気特性を発現し、磁性材料、半導体材料および超電導材料などへの応用展開が期待される。しかし、超高圧合成法を用いた金属間化合物の合成例は少ないことから、さらなる遷移金属-メタロイド系金属間化合物を合成できる可能性を秘めている。本研究では、超高圧力反応場を利用し、メタロイド共有結合骨格中に磁性金属鎖を挿入した新規金属間化合物の探索を行い、電気的・磁気的に新たな機能を設計することを思考している。
H28年度は、Mn-Al-Ge系を探索対象とした。Mn-Al-Ge-系には常圧下で合成されるMnAlGe( TC = 503 K、飽和磁化 = 61.3 emu/g )が存在する。一方で、Mn-Al-Ge系の金属間化合物の報告はこのMnAlGeのみであり、超高圧合成法を用いることで新規金属間化合物の合成が期待できる。そこで本研究では超高圧反応場を用いMn-Al-Ge系新規金属間化合物の合成を行い、磁気的、電気的特性を評価し、結晶構造と物性の関連を明らかにすることを目的とした。Mn : Al : Ge = 1 : 1.5 ~ 2.0 : 3.5 ~ 4.0( モル比 )を原料とし、5.0 GPa、500 ~ 1000 °C、30 minの条件で高圧合成を行うことにより、Mn-Al-Ge系新規金属間化合物Mn(Al,Ge)5の合成に成功した。Mn(Al,Ge)5は非常に特徴的な磁気特性を示し、低温域におけるスピングラス的な挙動と、フェリ磁性的かつ硬磁性的な挙動が観察された。最近接Mn-Mn距離が非常に長いことから、Mn-Mn間には直接交換相互作用は存在せず、伝導電子を介した強磁性相互作用と反強磁性相互作用がともに存在する可能性がある。
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