新奇なスピン軌道状態を持つ遷移金属化合物の電子状態の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は電子軌道やスピンに新奇な秩序構造を持つ遷移金属化合物の電子状態を、光電子分光測定やハートリーフォック計算などの実験と計算の両面から、構造ごとに系統的に調べていくことが目的である。平成20年度は主にフラストレーション系化合物であるAGa_2S_4(A=Ni,Fe)やCuIr_2S_4などの系についての研究を行った。AGa_2S_4(A=Ni,Fe)は低温で特異なスピン無秩序状態が現れる物質である。これらの物質の電子構造を角度分解光電子分光とそれに伴うモデル計算で研究した。その結果、NiGa_2S_4はその価電子帯のバンド構造に不思議な折り返し構造を持つことがわかった。その折り返し構造は価電子帯と伝導帯の間のバンド間相互作用による電荷ゆらぎを起源としていると考えられる。この電荷ゆらぎが磁気相互作用と競合することがこの物質の示すスピン無秩序状態の起源である可能性かおる。スピネル型構造のCuIr_2S_4は、230Kで一次の金属絶縁体転移を示す物質である。この物質の絶縁相の電子構造を光電子分光によって詳細に調べた。その結果、絶縁相においてもバンドギャップ中に不思議な状態が観察されることがわかった。このバンド中の状態はCuIr_2S_4の示す異常な電気伝導と密接に関連している。またこの物質における光照射効果を調べた。可視光レーザー照射によって抵抗は変化するにも関わらず、スペクトルの形は全く変化しなかった。したがって絶縁相の短距離の電荷秩序は光照射中も維持されていることがわかった。