100万気圧領域における遷移金属酸化物の電子遷移を伴う相転移

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640552
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 阿藤 敏行 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40241567)
• Keywords: 超高圧力 / 遷移金属酸化物 / 電子遷移 / 相転移 / モット転移 / 酸化コバルト / 電気抵抗 / ダイヤモンドアンビルセル

Research Abstract

常温常圧下で立方晶をとる一酸化コバルト(CoO)は室温80GPaで菱面大晶へ、さらに120GPaで再び立方晶へと相転移することが粉末X線回折実験および衝撃圧縮実験から明らかとなっている。この高圧相はステンレス製のガスケットとの見分けがつかなくなるような金属的な光沢を示し、金属化している可能性が高い。そこでCoOの電気抵抗を100GPa領域の超高圧下で測定した。
圧力発生には銅ベリリウム合金製のクランプ式ダイヤモンドアンビルを用い93GPaまでの圧力範囲で実験をおこなった。電気抵抗は四端子法により測定し、高圧下300〜20Kの範囲で電気抵抗の温度依存性を測定した。
圧力を93GPaに保ったまま室温から20Kまでの温度依存性を測定した。約220Kから電気抵抗は減少を始め、約100Kまでの間に約6桁減少した。100K以下の温度範囲でもゆるやかに電気抵抗は減少を続け、この相が金属的であることを示している。室温に戻すと抵抗率は10^0Ωcm程度となっていた。そこで再び冷却サイクルを繰返すと、やはり220K程度から抵抗が減少し始め、100K以下では10^<-3>Ωcmのオーダーとなった。20Kからの昇温過程ではヒステリシスを伴いながら抵抗が増加し、室温では10^0Ωcm程度へ戻った。ヒステリシスが見られたことから、この電気抵抗の減少には一次の構造相転移が伴っている可能性がありX線回折で観測された相転移に対応しているものと考えられる。また、一連の温度履歴を通して、10^3Ωcm、10^0Ωcm、また10^<-3>Ωcmという3つの相が存在しているように見えるが、これはそれぞれ低圧相(立方晶)、中間相(菱面体晶)、高圧相(立方晶)に対応している可能性がある。この低圧相から中間相への転移はより低い圧力である50GPaも130〜90Kで観察されている。

Research Products

• [Publications] T.Kondo: "Phase transitions of MnO to 137Gpa"J.Appl.Phys. 87. 4153-4159 (2000)
• [Publications] T.Atou: "X-ray diffraction study of cobalt monoxide under high-pressure"Science and Technology of High Pressure, Proceedings of AIRAPT-17. 491-494 (2000)