遷移金属酸化物の機能発現に対する多次元場の効果

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層状ペロブスカイト型複合マンガン酸化物(La,Sr)_3Mn_2O_7は二次元の結晶構造を有している。そこで、Srの一部をBaまたはCaで置換したLa_<1.4>Sr_<1.6-x>A_xMn_2O_<7-δ>(A=Ba,Ca)を固相反応法により合成し、置換により結晶格子に化学的圧力を印加する。そして磁気抵抗特性という観点から、二次元場において化学的圧力場を与えた際のMnイオンがもたらす電気伝導性及び磁性の変化について調べ、次の知見を得た。1. A=Baではx<0.4、A=Caではx<0.4の範囲で正方晶Sr_3Ti_2O_7型構造を有する固溶体試料を得た。格子定数aおよびcは置換イオンの半径を反映してBa置換量の増加に伴い増加し、Ca置換量の増加に伴い減少した。また酸素量(7-δ)は置換イオン種、置換量に依存せずほぼ一定(〜7.10)であった。2. イオン置換しなかった試料は温度を低下させると95Kで半導体から金属への転移を示した。この転移温度はBa置換により上昇し(x=0.2で120K)、Ca置換により低下した(x=0.2で80K)。3. イオン置換しなかった試料は半導体-金属転移温度付近で強磁性転移を示した。イオン置換に伴い、Ba、Ca置換試料とも置換量の増加に伴い強磁性転移温度は低下した。つまり、置換試料では半導体-金属転移温度と強磁性転移温度は一致しなくなることを見出した。4. いずれの試料も磁気抵抗は強磁性転移温度付近で極大値を示した。