ミュオンを用いたリラクサー強誘電体における局所電荷ダイナミクス計測法の開発

利用μ子开发弛豫铁电体局部电荷动力学测量方法

• 批准号: 20K05312
• 负责人: 岡部 博孝
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tohoku University (2022)High Energy Accelerator Research Organization (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05312/
• 关键词: ミュオン; μSR; 磁気リラクサー; スピン揺らぎ; リラクサー; 水素; マルチフェロイクス; 非定常; マルチフェロイック

本年度は合成法を見直し，不純物量を低減した磁気リラクサー強誘電体xBiFeO3-(1-x)BaTiO3（x = 0.5, 0.66, 1.0）について，反強磁性転移温度近傍の磁気揺らぎの観測を行った．いずれの組成も磁気転移は高温領域（500~650 K）にあるため，J-PARC物質生命科学実験施設（MLF）のミュオンS1エリアにおいて，赤外加熱装置を使用した高温μSR実験を行った．磁気転移温度近傍の測定を行った理由は，昨年度に行われた室温以下のμSR実験において，ミュオンの縦緩和率に含まれるスピンと電荷揺らぎによる寄与を見分けることが困難であったためである．高温μSR実験の結果を解析したところ，極性ナノ領域形成による電荷揺らぎが存在しない（リラクサー的性質を示さない）BiFeO3においても，スピン揺らぎとは別の揺らぎが共存していることが判明した．より詳細な実験と解析を行ったところにより，この揺らぎは高温測定で使用したグラファイト製の試料ホルダによるバックグラウンド信号に加えて，高温であることによって生じた，ミュオンの拡散運動が重複していることが判明した．そこで本年度は，上記ダイナミクスが問題にならないと予想されるBiFeO3の磁気相転移の高温側（常磁性―強誘電相）に集中して臨界現象の解析を行った．BiFeO3の臨界指数γは1.24程度であり，鉄のスピンは3次元イジング的な普遍性クラスに分類されることから，この温度領域におけるミュオンの緩和現象は，スピン揺らぎのみで説明することができることが判明した．これにより，電荷揺らぎが共存すると予想されるリラクサー組成（x=0.5, 0.66）の解析への足がかりをつかむことができた．

This year's synthesis method is straightforward, and the amount of impurities is reduced. The magnetic material is strong dielectric xBiFeO3-(1-x)BaTiO3 (x = 0.5, 0.66, 1.0) について, anti-strong magnetic change temperature near のmagnetic 気揺らぎの観measurement を行った．いずれの constitutes a magnetic field that moves to a high temperature range (500~650 K) にあるため, J-PARC Materials and Life Sciences 実験 Facility (MLF) のミュオンS1 エリアにおいて, infrared heating device を use した high temperature μSR 実験を行った. The reason for the measurement of the magnetic field temperature near the room temperature, the reason for the measurement of the current year, the measurement below room temperature, the reason for the measurementンの縦ease rate に contain まれるスピンとcharge揺らぎによる发与を见分けることがdifficulty であったためである. High-temperature μSR したところ, polarity ナノ field formation によるcharge 揺らぎが presence しない (リラクサーProperties: BiFeO3, BiFeO3, and BiFeO3.よりDetailsな実験とanalyticsを行ったところにより,この揺らぎFor high-temperature measurement, a sample manufactured by したグラファイト was used. High temperature signal, high temperature signalじた, ミュオンの拡 scattered movement がrepetition していることがdetermination した．そこでThis year's は, the above mentioned ダイナミクスがquestionsにならないと我想されるBiFeO3 The high-temperature side of the magnetic phase transition (ordinary magnetism - strong electromagnetic phase) is concentrated and the critical phenomenon is analyzed and analyzed. BiFeO3's critical index γは1.24 degree is the same, and the universality of the three-dimensional イジング of the 鉄のスピンは is the classification of BiFeO3とから，このTemperature rangeにおけるミュオンのeasing phenomenonは，スピン揺らぎのみで Description することができることが clarificationした．これにより, electric charge 揺らぎが coexistence すると yu want されるリラクサー composition (x=0.5, 0.66）のANALYSIS

项目成果

Local Magnetism in the Spin-singlet State of VO2

VO2 自旋单线态的局域磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: Hirotaka OKABE;Masatoshi HIRAISHI;Akihiro KODA;MATSUSHITA;Yoshitaka;OHSAWA;Takeo;OHASHI;Naoki;Ryosuke KADONO
• 通讯作者: Ryosuke KADONO

ミュオンによる二酸化バナジウム中の水素シミュレーション

使用 μ 子模拟二氧化钒中的氢

• 发表时间: 2021
• 作者: Shiori Kuno;Shinji Deguchi;Hiroyuki Awano;Kenji Tanabe;大日方初良，飯森陸，公田悠樹，桝本浩克，大西紘平，木村崇;岡部 博孝，平石 雅俊，幸田 章宏，大澤 健男，大橋 直樹，門野 良典
• 通讯作者: 岡部 博孝，平石 雅俊，幸田 章宏，大澤 健男，大橋 直樹，門野 良典

温度磁場同時掃引による動的μSR測定

通过同步温度和磁场扫描进行动态 μSR 测量

• 发表时间: 2020
• 作者: 西村昇一郎;梅垣いづみ;岡部博孝;門野良典;幸田章宏;杉山純;中村惇平;平石雅俊
• 通讯作者: 平石雅俊

μSR で観たBiFeO3のスピン揺らぎ

用μSR观察BiFeO3的自旋波动

• 发表时间: 2023
• 作者: Masahiko Hiroi;Sora Nishiinoue;Iduru Shigeta;Masakazu Ito;Keiichi Koyama;Akihiro Kondo;Koichi Kindo;Isao Watanabe;Muneaki Fujii;Shojiro Kimura;Hirotaka Manaka;Norio Terada;岡部 博孝，平石 雅俊，西村 昇一郎，中村 惇平，本田 孝志，門野 良典，下村 浩一郎，藤田 全基，幸田 章宏
• 通讯作者: 岡部 博孝，平石 雅俊，西村 昇一郎，中村 惇平，本田 孝志，門野 良典，下村 浩一郎，藤田 全基，幸田 章宏

VO2の金属絶縁体転移と水素ダイナミクス

VO2 的金属-绝缘体转变和氢动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡部博孝;平石雅俊;幸田章宏;松下能孝;大澤健男;大橋直樹;門野良典
• 通讯作者: 門野良典