ペロブスカイト型希土類化合物の合成と電子物性

钙钛矿型稀土化合物的合成及电子性能

• 批准号: 08220201
• 负责人: 日夏 幸雄
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08220201/
• 关键词: プラセオジム; ペロブスカイト; 酸化物; 磁化率; 電子スピン共鳴; 反強磁性; 結晶構造; 結晶場

安定な+3価以外の異常な酸化状態として+4価をとり得るプラセオジムを含むペロブスカイト酸化物BaPrO_3,SrPrO_3を合成し、磁化率、電子スピン共鳴(ESR)スペクトル測定等を行った。プラセオジムの4価イオンはペロブスカイト型構造のBサイトに安定に保持されることを見い出し、その構造は斜方に歪んでいることがわかった。BaPrO_3では11.5Kで反強磁性転移したが、SrPrO_3は4.2Kまで常磁性挙動を示した。結晶構造解析を行うと、BaPrO_3ではほぼ直線であったPr-O-Prの並びが、SrPrO_3では直線上から大きく逸脱し、このため酸素を介した超交換相互作用がSrPrO_3では起こりにくくなり、磁気的相互作用が見られなくなったと考えられる。Pr^<4+>のESRスペクトルは、反磁性体であるBaCeO_3にドープし、温度を4.2Kまで下げることにより測定できた。4f電子と希土類原子核との間に異常に大きな磁気的相互作用があるなど、特異な4f電子の挙動を見い出した。^<141>Prの核スピン(I=5/2)との相互作用による超微細構造が見られ、Pr^<4+>/BaCeO_3のスペクトルでは、許容遷移に加え、禁制遷移も測定できた。Pr^<4+>/BaCeO_3では、Pr^<4+>の周りの最近接酸素イオンによる結晶場はオクタヘドラル対称として扱え、解析により|g|=0.741,超微細結合定数A=0.0609cm^<-1>を得た。g値は、基底状態J=5/2のΓ_7レベルのみから計算される-10/7の絶対値よりはるかに小さく、このことから4f電子には結晶場効果が著しく作用することがわかった。Pr^<4+>/SrCeO_3のESRスペクトルには異方性が見られた。これは、BaCeO_3と比べ、SrCeO_3の結晶ではより斜方に歪んだ構造を持つため、セリウムサイトに入るPr^<4+>の周りの最近接酸素イオンによる結晶場の対称性がオクタヘドラルから著しく歪んでいることによることがわかった。

合成了含有praseymium的Bapro_3和SRPRO_3，合成了+4价作为异常的氧化态，除了稳定 +三价以外的异常氧化态，并测量磁化率，电子旋转性（ESR）光谱。已经发现，四二元离子稳定地保留在钙钛矿结构的B位，并发现该结构被倾斜扭曲。 BAPRO_3在11.5K处具有抗磁磁过渡，而SRPRO_3的顺磁行为最高为4.2K。当进行晶体结构分析时，人们认为在Bapro_3中几乎是线性的PR-OPR序列与SRPRO_3中的线显着偏离，因此在SRPRO_3中不太可能发生氧气介导的superexchange相互作用，并且不再看到磁相互作用。 Pr^<4+>的ESR光谱可以通过掺杂baceo_3（一种dimamagnetic材料）来测量，并将温度降低到4.2K。我们发现了4F电子的独特行为，包括4F电子和稀土核之间异常大的磁相互作用。由于与 ^<141> pr的核自旋（i = 5/2）的相互作用，并且在Pr ^<4+>/baceo_3的光谱中观察到超铁结构，除了允许的过渡外，还可以测量禁止的过渡。在pr^<4+>/baceo_3中，由于围绕pr^<4+>最近的氧离子而引起的晶体场可以视为八面体对称性，分析给出了| g | = 0.741，超级偶联常数a = 0.0609cm^<-1>。 G值远小于-10/7的绝对值，仅根据基态j = 5/2的γ_7水平计算得出，这表明晶体场效应对4F电子受到显着影响。在pr^<4+>/srceo_3的ESR光谱中观察到各向异性。发现这是由于以下事实：由于srceo_3晶体在晶体场中具有更正交的变形，因此围绕pr^<4+的最接近氧离子引起的晶体场对称性显着扭曲。

项目成果

Y. Hinatsu: "Magnetic Susceptibilities and Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Lithium Rich Lanthanide Oxides Li_8 PrO_6 and Li_8TbO_6" J. Solid State Chemistry. (印刷中). (1997)

Y. Hinatsu：“富锂镧系氧化物 Li_8 PrO_6 和 Li_8TbO_6 的磁化率和电子顺磁共振谱”J. Solid State Chemistry（出版中）。

Y. Hinatsu: "Electron Paramagunetic Resonance Spectra of Pr^<4+> Ions doped in BaMO_3 (M=Ce,Zr,Sn) and SrCeO_3" J. Alloys and Compounds. (印刷中). (1997)

Y. Hinatsu：“BaMO_3 (M=Ce,Zr,Sn) 和 SrCeO_3 中掺杂的 Pr^4+ 离子的电子副磁共振光谱”J.合金和化合物（1997 年出版）。

Y. Hinatsu: "Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Pr^<4+> in BaCeO_3, BaZrO_3, BaSrO_3 and Their Solid Solutions" J. Solid State Chemistry. 122・2. 384-389 (1996)

Y. Hinatsu：“BaCeO_3、BaZrO_3、BaSrO_3 及其固溶体中 Pr^<4+> 的电子顺磁共振谱”J. Solid State Chemistry 122・2 (1996)。

Y. Hinatsu: "Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Pr^<4+> Ions doped in Sr_2SnO_4 and Ba_2SnO_4" J. Solid State Chemistry. (印刷中). (1997)

Y. Hinatsu：“Sr_2SnO_4 和 Ba_2SnO_4 中掺杂的 Pr^<4+> 离子的电子顺磁共振谱”J. Solid State Chemistry（出版中）。