マンガン酸化物における電荷および軌道の相関と局所構造

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最近我々は、ペロフスカイト型マンガン酸化物の巨大磁気抵抗効果の発現機構を明らかにすることを目的としてX線散漫散乱実験を行い、Jahn-Teller歪みをもつポーラロンとその相関による短距離秩序が常磁性絶縁体相で存在することを明らかにした。本研究では、磁場や高圧により磁性や原子間距離を変化させたときの、電荷と軌道の秩序・無秩序化過程をX線散乱法で調べた。実験は、電荷軌道整列現象を示す典型物質と、相分離状態が起こりやすいと考えられているMnサイトの一部をCrで不純物置換した物質について行った。主な結果は以下の通りである。1.電荷・軌道の短距離秩序を示す不整合ピークの磁場依存性を調べた結果、磁場の増加に伴い、一定の相関距離を保ったまま強度が減少し消滅する事がわかった。強度の磁場依存性は抵抗変化と良い対応関係にあることから、磁気抵抗効果は電荷軌道短距離秩序が不均一に消失していくことにより起こると考えられる。2.Crによる不純物置換をおこなった物質について、磁場により整合波数をもつ電荷軌道整列状態から金属相へと転移させた場合、その共存状態において不整合構造が現れることがわかった。このことは、相共存が不整合構造の発現に密接に関係していることを示している。3.電荷軌道整列を示す物質の静水圧効果を調べた結果、新たな圧力誘起相を見いだした。この相は、新しい電荷および軌道の再配列、もしくは相分離状態の変化に起因すると考えられる。