偏極中性子散乱とX線回折による磁性f電子波動関数の研究

偏振中子散射和X射线衍射研究磁f电子波函数

• 批准号: 11740209
• 负责人: 岩佐 和晃
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11740209/
• 关键词: 強相関f電子系; 低温・磁場中X線回折; 偏極中性子散乱; 波動関数; 磁性; ギャップ; 少数キャリアー系; 強相関電子系; X線回折; f電子波動関数; 高圧力

平成12年度における研究では、前年度に行った少数キャリアー希土類物質CeSbおよびYb_4As_3のf電子状態に関する実験的研究に対する理論的な理解に到達した。またPrFe_4P_<12>の未知の低温相転移における結晶構造異常をX線回折で見いだし、電子構造のギャップ形成との関連を明らかにした。(1)CeSbの17K以下で現れる長周期磁気構造は二種類の大きさの磁気モーメントから構成されていることが知られていた。それぞれの磁気モーメントをもたらすCeの4f電子状態は結晶格子の長周期変調をもたらすことが、低温でのみ見られたX線回折ピークから分かった。それぞれの磁気モーメントに対応して4f電子が異なる軌道をとる二種類のCeイオンを考えることで実験を解釈でき、それら4f電子の波動関数を決めることに成功した。(2)Yb_4As_3は290K以下で電荷秩序状態に転じ、Ybイオンの磁気モーメントが一次元的に並んだ鎖を作る。磁場をこの鎖に垂直にかけたときに約10K以下で磁化が大きくなることを、偏極中性子散乱によって微視的かつ定量的に測定した。この結果を、結晶格子の特徴と一様磁場から誘起される交替磁場相互作用を取り入れた理論に基づく数値計算結果と比較した。これによって誘起交替磁場の大きさを定量的に求められた。(3)当初、PrFe_4P_<12>は6.5K以下で反強磁性転移を示すと考えられていたが、その確認となるはずであった中性子散乱実験は否定的な結果であった。この問題を研究するため低温・磁場中X線回折を行ったところ低温側で明確な結晶構造相転移が見いだされ、結晶格子の単位胞が大きく取り直されることが分かった。この構造転移は電子バンド構造の特徴から期待されるギャップ形成と協力的に起きると考えられ、報告されていた電気抵抗の転移点での増加と対応するであろうと考えられる。

The theoretical understanding of CeSb and Yb_4As_3 has been achieved in the research conducted in the past year. X-ray <12>reflection of crystalline structure anomalies due to unknown low-temperature phase shifts in Fe_(4) P_(4), and the correlation between electron structure and phase shift are revealed. (1) The long-period magnetic structure of CeSb below 17K is composed of two kinds of large-scale magnetic structures. The 4f electron state of the crystal lattice is changed to the 4f electron state of the crystal lattice. For example, if the number of electrons in the magnetic field is equal to the number of electrons in the magnetic field, the number of electrons in the magnetic field will be equal to the number of electrons in the magnetic field. (2)Yb 4As_3 below 290K charge order state, Yb and magnetic properties, one-dimensional and lock-up Magnetic field is locked vertically below about 10K. Magnetization is large, polarization neutrals are scattered, and quantitative measurement of Weishi app is performed. The results show that the crystal lattice is characterized by an alternating magnetic field interaction. This method induces alternating magnetic fields and large, quantitative magnetic fields. (3)When the temperature of PrFe_4P_<12>is below 6.5K, the antiferromagnetic shift is observed. This problem is studied by X-ray reflection in low temperature and magnetic field. The phase shift of crystal structure is clear on the low temperature side. The single cell of crystal lattice is large and straight. The structural characteristics of this structure are expected to be changed from the formation of a cooperative structure to the increase of the electrical resistance.

项目成果

Kazuaki Iwasa: "Polarized-Neutron and X-Ray Diffraction Studies of Low-Carrier System Cerium Monopnictides"Japanese Journal of Applied Physics. Series 11. 114-116 (1999)

Kazuaki Iwasa：“低载流子系统单硝化铈的偏振中子和 X 射线衍射研究”日本应用物理学杂志。

Kazuaki Iwasa: "Polarized-Neutron Study of the Magnetic Polaron State in CeP"Physica B. 259-261. 285-287 (1999)

Kazuaki Iwasa：“CeP 中磁极化子态的极化中子研究”Physica B. 259-261。

Kazuaki Iwasa et al.: "Crystal-lattice modulation associated with unusual magnetic structures in the low-carrier system CeSb"Physica B. 281&282. 437-439 (2000)

Kazuaki Iwasa 等人：“与低载流子系统 CeSb 中异常磁性结构相关的晶格调制”Physica B. 281

Kazuaki Iwasa: "Magnetic States of Yb Ions in the Charge Ordered Phase of Yb_4As_3 Determined by Polarized-Neutron Scattering"Physica B. (2000)

Kazuaki Iwasa：“由极化中子散射确定的 Yb_4As_3 电荷有序相中 Yb 离子的磁性”Physica B. (2000)

Kazuaki Iwasa et al.: "Magnetic States of Yb Ions in the Charge Ordered Phase of Yb_4As_3 Determined by Polarized-Neutron Scattering"Physica B. 281&282. 460-461 (2000)

Kazuaki Iwasa 等人：“由极化中子散射确定的 Yb_4As_3 电荷有序相中 Yb 离子的磁性”Physica B.281