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マンガン酸化物における電荷・スピン・軌道秩序状態とベリー位相

锰氧化物中的电荷、自旋、轨道有序态和贝里相

基本信息

批准号：
12740230
负责人：
堀田貴嗣
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

巨大な負の磁気抵抗現象を示すマンガン酸化物は、高密度磁気記録読み取り用ヘッドとしての工業的応用の見地から大きな注目を集めているが、物性理論の立場からは、軌道自由度が本質的に重要な役割を果たす典型的な系として様々な角度から研究が行われてきた。負の磁気抵抗現象については、局在したt_<2g>スピンが強磁性的に揃うことによって遍歴的なe_g電子の散乱が抑えられて抵抗が減少するという、いわゆる「二重交換機構」によって概ね理解されてきたが、実際のマンガン酸化物の相図は非常に複雑であり、とりわけ、doping量xに応じてしばしば複雑な電荷・軌道整列が現れるが、それは単純な二重交換機構では理解することができない。この電荷・軌道整列現象が、マンガン酸化物における負の磁気抵抗を「超巨大」にする上で本質的に重要な役割を果たしているという可能性が考えられる。そのような観点から、本研究においては、ヤーンテラー歪みと強く結合した軌道縮退のある二重交換模型に基づいて、マンガン酸化物の電荷・軌道整列を系統的に研究してきた。主な成果は、x=0におけるA-タイプ反強磁性およびC-タイプ軌道整列の説明、x=0.5におけるCE-タイプ反強磁性相と電荷・軌道整列の説明および電荷積層構造の起源の解明、x=2/3や3/4における2種類の奇妙な電荷縞構造(「ウィグナー結晶」構造と「バイストライプ」構造)のトポロジカル不変量による説明、x=1/4や3/8における電荷・軌道整列と磁場誘起絶縁体・金属転移の説明、ヤーンテラー歪みとクーロン相互作用に対する平均場近似の定式化、などである。最近、中性子散乱実験において、キュリー温度近傍でストライプ型電荷整列を示唆する結果が得られているのだが、それによると、x=0.2付近では電荷がMn-0のボンドの方向に整列しているが、x=0.3以上になると、電荷は対角線方向に整列するようになり、しかもこのストライプ構造がそのままz-方向に積層するのである。これを理解するための第一歩としてまず、x=0.3近傍の「超巨大磁気抵抗領域」における電荷・軌道整列現象を2次元系で詳細に調べた。その結果、協力的ヤーンテラー効果をきちんと考慮することによって、実験結果と定性的に一致する対角線方向のストライプ電荷整列が現れることを見出した。これは、軌道の自由度を擬スピンに置き換えれば、ニッケル酸化物で見出されている対角線方向のスピン・電荷ストライプと完全に一致することから、遷移金属酸化物に共通の非一様電荷構造であると考えられる。

Huge negative magnetic resistance phenomenon, high-density magnetic recording, high-density magnetic recording, and industrial application.ているが, physical property theory's standpoint, and orbital degree of freedom are essential. なservice cut を fruit たす typical な system として様々な angle から research が行われてきた. Negative magnetic resistance phenomenon については、bureau in したt_<2g>スピンがstrong magnetic にうことによって下歴なe_gelectronics'dispersionがsuppressionえられてresistanceがreduceするという、いわゆる「Double switching mechanism」によって正ねunderstandingさThe amount of dopingしばしば曑なcharge・orbital alignment がappear れるが, それは単pure なdouble switching mechanism では understand することができない.このcharge・orbital alignment phenomenonが、マンガン acid compound におけるnegativeのmagnetic resistanceを「Super huge "It's important to know what's essential and what's possible."そのような観Point から、this study においては、ヤーンテラーskew みとstrongくcombine したorbital retreat のあResearch on the double exchange model and the charge and orbital alignment system of Malin acid compound. Main result, x=0におけるA-タイプanti-magnetic およびC-タイプorbital alignmentの explanation, x=0.5におけるCE-タイプanti-magnetic Explanation of the nature, phase, charge and orbital alignment, explanation of the origin of the charge stacked structure, x=2/3や3/4における2 kinds of strange charge-layered structure (" Structure of "ウィグナー" (と "バイストライプ" structure) No のトポロジカル unchanging quantity による explanation, x=1/4や3/8における charge・orbit Explanation of insulators and metal transitions caused by magnetic field alignment and magnetic field, formalization of mean field approximation of ヤーンテラーskewed みとクーロン interaction, and などである. Recently, the neutrals have been scattered, the neutrons have been dispersed, and the neutrons have been dispersed.るThe result is られているのだが, それによると, x=0.2 pay close charge がMn-0のThe alignment of the direction of the ボンドのにしているが, the alignment of x=0.3 and above, the alignment of the charge in the direction of the diagonal lineするようになり, しかもこのストライプstructural がそのままz-direction するのである. I understand the first step of the するためのとしてまず, x=0.3 near the "Super Giant Magnetic Resistance Field" におけるCharge and Orbital Alignment Phenomenon, 2-dimensional System でDetailed Adjustment べた. The result of the cooperation, the effect of the synergy, the result of the cooperation, the resultと Qualitative に consistent す対 angular line direction のストライプ charge alignment がれることを见出した.これは、Orbital degree of freedom を pseudo スピンにSETきchange えれば、ニッケル acid compound で见出されている対 Corner line direction のスピン・The charge structure is completely consistent and the migration metal acid compound has a common non-uniform charge structure.