激しいキューリー温度の上昇を示すFe_2(Mn,V)Siの磁性の解明

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Fe_2Mn_<1-x>V_xSiの中間組成におけるキューリー温度(Tc)の上昇の起原を探るために、まず^<51>Vと^<55>Mn核における内部磁場がNMRのスピンエコー法によって4.2Kで測定された。ホイスラー構造における正規のbサイトに入ったVとMnに対する値は、x=0.1と0.2の間で跳びを示すが、x>0.2ではxの増加と共に単調に増加することが見出された。また、東北大学金研との共同研究により、非正規のa,cサイトおよびdサイトに入ったMn原子中の核からの信号も観測した。これら非正規サイトにあるMnからの信号は非常に弱く、強度比から、非正規のサイトには、正規のサイトの数%しか入らないことが判明した。bサイトにある原子の内部磁場から、同形化合物Fe_<3-x>T_xSiにおける関係を用いて、a,cサイトにあるFeとbサイトにあるMnの磁気能率が求められた。これらはxの増加と共にx=0.2から単調に増加し、x〜0.7で最大値を取ることが分った。これらはまた分子当りの飽和磁気能率をよく再現する。これらの値を用い分子場近似によってTcの実験値と比較した結果、Mn原子間の磁気的交換相互作用がxの増加と共に増大し、x〜0.7ではx=0.2のときの2.5倍にも達することが分った。一方この物質のエネルギーバンド構造が第一原理から計算され、その結果、磁気能率や交換相互作用について実験と定性的によく一致する結果が得られた。同時に他のホイスラー型の物質では見出されない性質、すなわち、フェルミ準位に状態密度曲線のピークがあることが分った。比熱については、広島大学との共同研究により予備的データを得ている。