強誘電性強磁性物質の構造相転移の研究

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強誘電性強磁性体の構造相転移の機構を実験的に特に光学的測定により研究するため,磁性物質を15Kより350Kの温度領域にわたって調べた.光学的方法として,蛍光・蛍光寿命・円二色性吸収スペクトル測定,さらに光熱励起による比熱測定を行った.強誘電性と磁性とが共存している物質の代表的例であるBaMnF_4結晶を,主な研究対象として取り組んだ.この物質が不整合型構造相転移を起こすとされる250Kでの蛍光寿命・円二色性・比熱の異常性を観測することに成功した.それらの温度変化から構造相転移が一次相転移を含む二次相転移であることが明らかになった.また,蛍光寿命の温度変化の解析により,発光母体であるMn^<2+>イオンの結晶内での動きを明らかになり,磁性イオンが構造相転移において果たす役割を知ることができた.同時に,蛍光寿命測定が構造相転移の研究に役立つことを,本実験で初めて示すことができた.なお,今回の研究では,ストリ-クカメラ法による蛍光寿命測定精度や高速時間分解スペクトル測定精度や円二色性の測定精度をチェックするため,反強磁性体MnF_2およびFeCl_2,不純物イオンまたは色中心を含むアルカリハライド結晶などの物質について実験を予備的に行い,信頼性のある測定結果が得られことを確認した.それにより,これらの物質の各々について,これまで知られていなかった光学的性質が今回明らかになった.