層状ペロフスカイト型マンガン酸化物の低エネルギー電荷励起と物性制御

巨大磁気抵抗効果を示す代表的なMnペロフスカイトLa(1-x)Sr(x)MnO(3)およびそのMnサイトの一部をAlで置換し、系統的にランダムネスを制御した一連の単結晶試料を作製し、光反射率と直流抵抗率を測定した。これにより、二重交換系における電荷-磁気-乱れの特異な結びつきを明らかにした。以下に具体的成果を記す。(1)Mnペロフスカイトがいわゆる「不良金属(bad metal)」であること、また、光学伝導度スペクトルにおけるコヒーレントーインコヒーレント転移が、直流伝導度のモット極限を境に生じることを明らかにした。(2)スピン分極に由来する、光学伝導度スペクトルの「exchange-gap励起」が2つ(約3eVと5eV)に分裂していることを明らかにした。このことは、従来は局在スピンと単純化されていたt2g電子も、スピン分極に伴う電子状態の変化に関与していることを示唆する。(3)Al置換により誘起される強磁性絶縁(局在)相の光学伝導度スペクトルは、直流伝導を担う赤外域のピークの他に、可視域に別のピークを持つ特異なものであることを示した。(4)Mnペロフスカイトの高Sr置換域でみられる常磁性金属相は乱れに対し不安定で、2%程度のAl置換で絶縁体化することを示した。このことは、二重交換物質Coペロフスカイトの安定な常磁性金属相と対照的であり、これまで単純な二重交換模型に従うとされてきたMnペロフスカイトの高Sr置換域においてもなお、付加的機構が有効に働いていることを示唆する。

巨大磁気抵抗効果を示す代表的なMnペロフスカイトLa(1-x)Sr(x)MnO(3)およびそのMnサイトの一部をAlで置換し、系統的にランダムネスを制御した一連の単結晶試料を作製し、光反射率と直流抵抗率を測定した。これにより、二重交換系における電荷-磁気-乱れの特異な結びつきを明らかにした。以下に具体的成果を記す。(1)Mnペロフスカイトがいわゆる「不良金属(bad metal)」であること、また、光学伝導度スペクトルにおけるコヒーレントーインコヒーレント転移が、直流伝導度のモット極限を境に生じることを明らかにした。(2)スピン分極に由来する、光学伝導度スペクトルの「exchange-gap励起」が2つ(約3eVと5eV)に分裂していることを明らかにした。このことは、従来は局在スピンと単純化されていたt2g電子も、スピン分極に伴う電子状態の変化に関与していることを示唆する。(3)Al置換により誘起される強磁性絶縁(局在)相の光学伝導度スペクトルは、直流伝導を担う赤外域のピークの他に、可視域に別のピークを持つ特異なものであることを示した。(4)Mnペロフスカイトの高Sr置換域でみられる常磁性金属相は乱れに対し不安定で、2%程度のAl置換で絶縁体化することを示した。このことは、二重交換物質Coペロフスカイトの安定な常磁性金属相と対照的であり、これまで単純な二重交換模型に従うとされてきたMnペロフスカイトの高Sr置換域においてもなお、付加的機構が有効に働いていることを示唆する。