異常磁気伝導を示す新規遷移金属酸化物の創製

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ペロブスカイト構造のAサイトにおいてBiとCuが秩序構造をとる新しいダブルペロブスカイト構造酸化物BiCu_3Mn_4O_<12>の合成に高圧法を用いることで成功した。この物質はAサイトのCuとBサイトのMnが反強磁性的にカップルしたフェリ磁性体であり、比較的弱い磁場下で大きな磁気抵抗も示す。電子状態計算から、フェルミ面上の伝導に関与する電子はアップスピンのバンドのみであるハーフメタルであることが明らかになった。フェリ磁性転移温度以下の広い温度範囲で見られる比較的低磁場での磁気抵抗は多結晶試料で見られる、粒子間やドメイン間でのスピン偏極トンネリングやスピン依存散乱に基づくものである。Coの六方格子からなる層状構造酸化物SrCo_6O<11>の磁気構造も解析した。イオンモデルではこの物質はCo^<3+>とCo^<4+>の混合原子価となり、Coイオンはカゴメ格子を構成するCo(1)、カゴメ格子面の間のピラーをなすCo(2)、三角両錐を形成するCo(3)の3つのサイトに存在する。低温高磁場下での粉末中性子回折実験を行ったところ、磁気モーメントはCo(3)サイトにのみ存在し、このCo(3)サイトのS=2のモーメントがc軸方向に珍しい3倍周期の磁気超格子構造を持つことが明らかになった。この磁気構造の起源ははっきりとは分からないが、強磁性的な相互作用と反強磁性的な相互作用が拮抗した状態にありこのような奇妙な超格子構造が実現していると考えている。