フラストレート系遷移金属酸化物における重い電子系的挙動と量子スピン液体状態の探索

寻找受挫过渡金属氧化物中的重电子系统行为和量子自旋液态

• 批准号: 15740215
• 负责人: 三好 清貴
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Shimane University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740215/
• 关键词: 重い電子系; フェルミ液体; フラストレーション; コバルト酸化物; 層状構造; 巨大熱電能; 電子相関効果

本研究では、Na_xCo_2O_4系に着目し、研究を行ってきた。この系は層状構造を持つ金属伝導体であり、大きな熱起電力を示すことから元々は熱電変換材料として注目されている物質である。本研究では、この系の良質試料をフローティングゾーン法で作製し、低温物性を精密に調べた。特に近年注目されてきたスピネル酸化物LiV_2O_4(γ=420mJ/molK^2)と詳細に比較・検討し、重い電子系的な挙動の有無を検証した。まず、帯磁率では15K付近に幅広なピークが見られ、ピーク付近の磁場依存性(H≦7 T)も含めて、LiV_2O_4の帯磁率の振舞と非常に類似していることがわかった。また電気抵抗は金属的で、低温ではρ=ρ_0+AT^2の式に従い、他の重い電子系と同様にフェルミ液体の挙動を示すことがわかったた。さらに比熱測定ではC/Tの値がT=2Kで約60mJ/molK^2であることがわかった。ウィルソン比はRw=2.7(強相関系では通常Rw=2前後)、またA/γ^2〜10^<-4>[μΩcm/K^2/(mJ/molK^<-2>)^2]であり、門脇-Woodsの関係よりも一桁大きくなった。A/γ^2については単結晶試料を使えばもう少し下がるのではと考えている。また、このような特性を示す試料のNa濃度はx〜1.5であることをプラズマ発光分析により明らかにした。以上のようにNa_<1.5>Co_2O_4では、LiV_2O_4と同様に、帯磁率の幅広のピークを伴いながら有効質量の増大したフェルミ液体の形成が起こることがわかった。Na_xCo_2O_4系ではCoサイトが三角格子を形成しており、有効質量の増大にはフラストレーションの関与が期待される。現在、類似系であるLi_xCo_2O_4系について、Li濃度xを1≦x≦2まで系統的に変化させた試料の合成に成功し、様々な測定を通して重い電子系的挙動の有無の検証に取り組んでいる。今後、他のフラストレート系遷移金属酸化物についても物性探索を行い、d電子系における重い電子系的挙動の起源の解明を目指す。

In this study, で で and Na_xCo_2O_4 are the に authors of に and the を line of research って を た た. こ の is は layered structure を hold つ metal conductor 伝 で あ り, big き な heat up power を shown す こ と か ら yuan 々 は thermoelectric variations in material と し て attention さ れ て い る material で あ る. In this study, で べた and <s:1> are used to prepare <s:1> and precisely に adjust べた the physical properties at low temperature by で method で using high-quality test materials of をフロ ティ ティ <s:1> グゾ グゾ <e:1>. Special に attention in recent years さ れ て き た ス ピ ネ ル acidification content LiV_2O_4 (gamma = 420 mj/molK ^ 2) beg し と に detailed comparison · 検, heavy い an electronics な 挙 dynamic の presence of を 検 card し た. ま ず, 帯 magnetic rate で は pay nearly 15 k に picture hiroo な ピ ー ク が see ら れ, ピ ー ク paying nearly の magnetic field dependence (7 T H ≦) contains も め て, LiV_2O_4 の 帯 と rate of magnetic vibration の dance very similar し に て い る こ と が わ か っ た. ま た 気 は で of metal resistance, low temperature で は rho = rho _0 + the AT ^ 2 の type に 従 い, he の い an electronics と with others に フ ェ ル ミ liquid の 挙 dynamic を shown す こ と が わ か っ た た. Youdaoplaceholder0 specific heat determination で った C/T <s:1> value がT=2Kで approximately 60mJ/molK^2である とがわ とがわ った った. ウ ィ ル ソ ン は Rw = 2.7 (strong phase masato で は usually before and after the Rw = 2), ま た A/gamma 2 ~ 10 ^ ^ < - > 4 [mu Ω cm ^ 2 / / K (mJ/molK ^ < - > 2) ^ 2] で あ り, door danger - Woods の masato is よ り も A girder of big き く な っ た. A/gamma ^ 2 に つ い て は 単 crystal sample を make え ば も う under less し が る の で は と exam え て い る. ま た, こ の よ う な features を shown す sample の Na concentration は x ~ 1.5 で あ る こ と を プ ラ ズ マ 発 light analysis に よ り Ming ら か に し た. Above の よ う に Na_ < 1.5 > Co_2O_4 で は, LiV_2O_4 と with others に, 帯 magnetic rate of の hiroo の ピ ー ク を with い な が ら have sharper quality の raised large し た フ ェ ル ミ liquid の formation が こ る こ と が わ か っ た. Na_xCo_2O_4 department で は Co サ イ ト が を triangular grid formation し て お り, services quality の raised large に は フ ラ ス ト レ ー シ ョ ン の masato and が expect さ れ る. Now, similar で あ る Li_xCo_2O_4 department に つ い て, concentration of Li x を ≦ ≦ 2 x 1 ま に で system - the さ せ た sample の synthetic に し success, others 々 な determination を tong し て heavy い an electronics 挙 dynamic の presence of の 検 card に group take り ん で い る. In the future, he の フ ラ ス ト レ ー ト migration acidification metal minerals に つ い て も physical exploration line を い, d an electronics に お け る heavy い an electronics 挙 dynamic origin の の interpret を refers す.

项目成果

Magnetization, Electrical Resistivity and Specific Heat Measurements of Na_xCo_2O_4

Na_xCo_2O_4 的磁化强度、电阻率和比热测量

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 272
• 作者: K.Ueda;T.Kohara;G.Motoyama;Y.Oda;Kiyotaka Miyoshi
• 通讯作者: Kiyotaka Miyoshi

Kiyotaka Miyoshi: "Mass-Enhanced Fermi Liquid Ground State in Na_<1.5>Co_2O_4"Physical Review B. 69・13(in press). (2004)

Kiyotaka Miyoshi：“Na_<1.5>Co_2O_4 中的质量增强费米液态基态”物理评论 B. 69・13（印刷中）。