電気・磁気的に興味ある新規f-d混合電子系カルコゲナイドの創製と磁気化学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740368
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 分島 亮 北海道大学, 大学院・理学研究科, 講師 (10292046)
• Keywords: 遷移金属 / 希土類元素 / 反強磁性 / スピン転移 / 磁気構造

Research Abstract

遷移金属および鉄を含む新規四元系硫化物BaLn_2FeS_5(Ln=希土類元素)の合成に成功した。粉末X線および中性子回折により、これらの化合物群の結晶構造を決定し、いずれも構造が正方晶(空間群I4/mcm)であることを明らかにした。電気伝導度、磁化率、比熱等の測定手法を用いて、電気・磁気的性質について調べ、その電気的性質は半導体的であり、これらの化合物中では鉄および希土類元素はそれぞれ2価および3価の原子価状態をとることを明らかにした。また、希土類元素がランタンの場合に20K以下でスピングラス様挙動を示し、それ以外の化合物では40K付近で反強磁性転移を、150K前後でスピン異常を示すという複雑な挙動を示すことを見出した。さらに、希土類元素に関しては、ネオジムおよびサマリウムに関して低温で反強磁性転移が観測された。
つぎに、粉末中性子回折測定を行い、鉄の反強磁性状態について調べたところ、磁気モーメントはc軸方向を向き、その磁気構造は結晶構造の2倍の大きさの単位胞を持つことを明らかにした。さらに、150K前後におけるスピン異常については調べるために、中性子回折およびメスバウア分光測定を行い、この異常が低温において鉄の配位環境の歪みが増大することにより生じることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Ino: "Synthesis and Crystal Structure of New Quaternary Sulfides BaLn_2FeS_5 (Ln=La, Ce, Pr, Nd, Sm)"Mater. Res. Bull.. 36. 2207-2213 (2001)
• [Publications] M.Wakeshima: "Magnetic Properties of a Quaternary Sulfide BaLa_2FeS_5"Solid State Commun.. 120. 145-148 (2001)
• [Publications] M.Wakeshima: "Crystal Structures and Magnetic Properties of Cobalt Chalcogenides BaLa_2Co(S_<1-x>Se_x)_5 (0.0【less than or equal】x 【less than or equal】0.4)"J. Mater. Chem.. 12. 631-634 (2002)