三角格子反強磁性体におけるボンドランダムネス効果の解明

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本研究の目的は，交換相互作用の非一様性(ボンドランダムネス)の制御が容易なランダムボンド三角格子反強磁性体のモデル物質の合成法を確立し，ボンドランダムネスが三角格子反強磁性体の基底状態と磁気励起に及ぼす効果を実験的に解明することである．2021年度はまず，(1)S=1/2ランダムボンド三角格子反強磁性体Ba2La2Co(Te1-xWx)2O12 (BLCTW)の低温比熱と低温磁化率の再解析を行った．さらに，比較対象として(2) S=1/2正方格子ランダムJ1-J2ハイゼンベルク反強磁性体SrLaCuSb1-xNbxO6 (SLCSN)と(3) S=1/2 面心立方格子(FCC)ランダムボンド反強磁性体Sr2CoTe1-xWxO6 (SCTW)の低温磁性の解明に取り組んだ．最低温度0.35 Kまでの温度範囲で測定したBLCTWのゼロ磁場磁気比熱Cはべき乗則により再現された．また，最低温度1.8 Kまでの温度範囲で測定したBLCTWの磁化率χも比熱と同様にべき乗則により再現された．さらにC/T∝T^(-γ)，χ∝T^(-γ)で表されるスケーリング則が成立することが明らかとなった．一方でSLCSNの低温磁気比熱は，べき乗則に従う比熱と弱く結合したスピンダイマーが呈するショットキー比熱の2つの成分によって再現された．BLCTWとSLCSNではともに，ボンドランダムネスによって磁気秩序は抑制された．しかし，それらの基底状態は異なる非磁性量子状態であると示唆された．S=1/2 FCC格子ランダムボンド反強磁性体SCTWでは，ボンドランダムネスによって長距離磁気秩序は抑制され短距離秩序が生じることが比熱，磁化，muSR測定によって明らかとなった．2.5 Kで測定したSr2CoTe0.5W0.5O6の粉末中性子回折スペクトルには磁気散漫散乱が観測され，短距離秩序が生じていると示唆された．