遷移金属窒化物の電子状態と磁気的性質のシステマティックな研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09F09034
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 辛 埴 東京大学, 物性研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BHOBE Preeti 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
• Keywords: Cr化合物 / レーザー光電子分光 / 共鳴光電子分光 / 電子相関 / 磁気構造 / 反強磁性金属

Research Abstract

Cr化合物であるCrN、CaCrO_3の電子状態、電気伝導および磁化率について研究を行った。CrNは286Kで磁気構造相転移を起こすことが知られている。CaCrO_3は反強磁性金属であることが知られている。その光電子分光実験に関してはSPring-8のビームラインBL17SUの光電子分光ステーションと物性研究所のレーザー光電子分光を使用し、内殻および価電子帯光電子分光や共鳴光電子分光を組み合わせることで占有電子状態の情報を得た。
(1)CrNに関しては、共鳴光電子分光によって、電子相関エネルギー4.5eVが求まった。レーザー光電子分光により、相転移温度以下で、明確な金属的フェルミエッジが観測された。一方、硬X線光電子分光を用いて、内殻スペクトルにスクリーニングピークが観測された。このスクリーニングピークは、クラスター計算により、電子相関エネルギー4.5eVを用いて再現された。CrNについては、磁気構造と結晶構造の変化の対応を明らかにし、さらに既報の理論研究と組み合わせることによって、両者のカップリングの機構を解明できたと考えている。
(2)CaCrO_3に関しては、電子相関の大きさが4.8eVともとまった。モットババード領域と電荷移動領域の中間にあり、Cr3dとO2pが強く混合した反強磁性体であることが判明した。
これらの結果は、Phys.Rev.Lett.やPhys.Rev.Bで出版された。物性研内の上田研や、SPring-8のグループとも良く共同研究を行い、短期間で、良く、成果をまとめた。

Research Products

• [Journal Article] Electronic structure of an antiferromagnetic metal : CaCrO_3 (2011)
  • Author(s): P.A.Bhobe, A.Chainani, M.Taguchi, R.Eguchi, M.Matsunami, T.Ohtsuki, K.Ishizaka, M.Okawa, M.Oura, Y.Senba, H.Ohashi, M.Isobe, Y.Ueda, S.Shin
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 印刷中(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence for a correlated insulator to antiferromagnetic metal transition in CrN (2010)
  • Author(s): P.A.Bhobe, A.Chainani, M.Taguchi, T.Takeuchi, R.Eguchi, M.Matsunami, K.Ishizaka, Y.Takata, M.Oura, Y.Senba, H.Ohashi, Y.Nishino, M.Yabashi, K.Tamasaku, T.Ishikawa, K.Takenaka, H.Takagi, S.Shin
  • Journal Title: Phys Rev.Lett Volume: 104 Pages: 236404-236407
  • Peer Reviewed