| 研究実績の概要 |
長年の低次元量子スピン系物質における熱伝導の研究によって、局在電子スピンが大きな熱を運ぶことがわかってきた。その“スピンが熱を運ぶ現象”を利用した新しい絶縁性高熱伝導材料の開発が期待されている。そのため、（目的Ⅰ）高スピン熱伝導を有する物質を創製すること、そして、（目的Ⅱ）高スピン熱伝導の機構「JSとスピン熱伝導の大きさの関係」を解明することを本研究の目的とした。
（目的Ⅰ）La2CuO4を高品質化することによって、過去に報告されているスピン熱伝導を向上させることを目的とした。得られた高品質なLa2CuO4単結晶に対して、様々な条件でアニールを施したが、室温付近で観測されるスピン熱伝導の大きさは過去の報告と同程度であった。このことは、（目的Ⅱ）から得られた結論の通り、この系のスピン熱伝導がマグノン－フォノン散乱によって支配されているためであり、高品質化では向上しないことがわかった。
（目的Ⅱ）「JSとスピン熱伝導の大きさの関係」の解明のため、同じ結晶構造を持つ(La,Sr)2MO4(M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu)系の単結晶を育成し、熱伝導を測定した。LaSrMnO4に対して還元アニール処理を施した結果、過剰酸素が除去され、スピン熱伝導が向上した。得られた(La,Sr)2MO4系におけるスピン熱伝導の温度依存性を比較した結果、スピン熱伝導が最大となる温度がJSに比例する傾向があることがわかった。これは、磁気比熱の温度依存性から説明できると結論付けた。また、スピン熱伝導の大きさは、JSに反比例する傾向があることがわかった。このようなスピン熱伝導とJSの関係から、(La,Sr)2MO4系におけるスピン熱伝導の温度依存性を決定づける要因は、マグノン－フォノン散乱である可能性が高いと結論付けた。
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