強相関電子系における軌道秩序

電荷・スピン・軌道自由度の重要性が認識されてきた遷移金属酸化物において、上記の自由度が特異な結晶構造とどのように相関するか極めて興味深い。本研究では、電子系に強いフラストレーションを与えるパイロクロア構造のモリブデン酸化物に着目し、パイロクロア型酸化物の金属・絶縁体転移(モット転移)のメカニズム解明や、スピン・カイラリテイーが寄与する高周波領域のダイナミクスの解明を進めることを目的としている。これまでに、Floating Zone法で作製した単結晶試料(Sm_2Mo_2O_7,Dy_2Mo_2O_7,Gd_2Mo_2O_7,Dy_2Mo_2O_7,Ho_2Mo_2O_7)において遠赤外光領域から可視光領域(もしくはUV領域)までの反射光測定を行った。その結果、強磁性金属相・スピングラス絶縁体相の相転移に伴って、低エネルギー側のスペクトル強度が大きく減少し、振動子強度が高エネルギー側にシフトしている振る舞いが観測された。これは電子相関効果によるモット転移によるものであるが、パイロクロア構造の特異な構造によるフラストレーション効果の特長として、相境界付近に両側の電子相の揺らぎが存在し、スピングラス絶縁体領域が低温に抑圧されており、相転移の振る舞いが急峻になっていることがあげられる。このような相転移近傍の急峻な振る舞いもしくは巨大な応答は、マンガン酸化物系における強磁性金属相と電荷秩序絶縁体相の相境界に調ける臨界的な振る舞いに非常に類似しており極めて興味深い。今後は、光学スペクトルと磁気構造との相関を詳細に明らかにするとともに、スピン・カイラリテイーの寄与を明らかにすべく、強磁性金属相および、相転移近傍における磁気光学測定を遂行する予定である。

電荷・スピン・軌道自由度の重要性が認識されてきた遷移金属酸化物において、上記の自由度が特異な結晶構造とどのように相関するか極めて興味深い。本研究では、電子系に強いフラストレーションを与えるパイロクロア構造のモリブデン酸化物に着目し、パイロクロア型酸化物の金属・絶縁体転移(モット転移)のメカニズム解明や、スピン・カイラリテイーが寄与する高周波領域のダイナミクスの解明を進めることを目的としている。これまでに、Floating Zone法で作製した単結晶試料(Sm_2Mo_2O_7,Dy_2Mo_2O_7,Gd_2Mo_2O_7,Dy_2Mo_2O_7,Ho_2Mo_2O_7)において遠赤外光領域から可視光領域(もしくはUV領域)までの反射光測定を行った。その結果、強磁性金属相・スピングラス絶縁体相の相転移に伴って、低エネルギー側のスペクトル強度が大きく減少し、振動子強度が高エネルギー側にシフトしている振る舞いが観測された。これは電子相関効果によるモット転移によるものであるが、パイロクロア構造の特異な構造によるフラストレーション効果の特長として、相境界付近に両側の電子相の揺らぎが存在し、スピングラス絶縁体領域が低温に抑圧されており、相転移の振る舞いが急峻になっていることがあげられる。このような相転移近傍の急峻な振る舞いもしくは巨大な応答は、マンガン酸化物系における強磁性金属相と電荷秩序絶縁体相の相境界に調ける臨界的な振る舞いに非常に類似しており極めて興味深い。今後は、光学スペクトルと磁気構造との相関を詳細に明らかにするとともに、スピン・カイラリテイーの寄与を明らかにすべく、強磁性金属相および、相転移近傍における磁気光学測定を遂行する予定である。