パイロクロア型モリブデン酸化物のスピン秩序と磁気輸送特性の研究

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本研究では、パイロクロア型酸化物R_2Mo_2O_7(R=Y,希土類)の単結晶試料を作製し、様々な物性測定を通して系のスピン秩序と磁気輸送現象の起源の解明を目指してきた。本研究により得られた主な成果は以下の通りである。1.格子定数の小さいR=Y, Tb-Hoの系は、スピングラス(SG)様な半導体であることが明らかとなった。電気抵抗は熱活性型のρ=ρoexp(Eg/kT)の式に従い、Egは系の格子定数とともに単調減少する。またR=Yの系では、ベクトルSGで予言される磁場中相境界線AT-lineおよびGT-lineの存在を明らかにし、さらにR=Tbの系では非線型磁化率の負の発散を観測した。また直流磁化の温度履歴の大きさや低温比熱の振舞から、R-Mo間の磁気的な相互作用は系の格子定数の減少とともに弱くなることが示唆された。2.格子定数の大きいR=Nd-Gdの系では、電気抵抗の金属的な挙動が単結晶試料を用いることによって初めて精密に観測された。特に金属-絶縁体の相境界近傍に位置するR=Gdの系においては、モット転移近傍の系でしばしば見られるように電気抵抗が室温付近で飽和する振舞が観測された。また磁性については、R=Nd, Smの系とは対照的に強磁性的な転移に対応する比熱の異常や直流磁化の急峻な立ち上がりは観測されなかった。3.置換型単結晶試料(Sm_<1-x>Tb_x)_2Mo_2O_7では、x=0.75〜0.8を境界として磁性と電気的特性が同時に変化する様子が観測され、強磁性と金属的伝導の間には確かに相関があることが示された。また相境界近傍のx=0.75の試料に対して圧力下(<1.5GPa)で直流磁化と電気抵抗測定を行ったところ、系の磁性は加圧に伴いSG様に、電気伝導はより金属的になる傾向が示唆された。今後さらに高圧力下での物性測定と構造解析を行い、強磁性金属相の起源を解明したい。