４ｄ遷移金属酸化物におけるスピン－軌道相関がもたらす不純物誘起強磁性の研究

4d过渡金属氧化物中自旋轨道关联引起的杂质诱导铁磁性研究

• 批准号: 17J04840
• 负责人: 山本 貴史
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04840/
• 关键词: 遷移金属化合物; ルテニウム酸化物; 強磁性; 不純物効果; スピン-軌道相関; 熱伝導率; 輸送係数測定

我々は、強相関電子の持つスピンおよび軌道の自由度の協奏がもたらす新奇な物性現象について研究しています。中でも、ルテニウム(Ru)酸化物CaRuO3が示す不純物効果とスピン-軌道相関との関係に着目し、その解明に向けた実験的研究を行っています。常磁性金属である本物質は、磁性を担うRuを不純物で置き換えると強磁性体へ変化する特異な不純物効果を示しますが、その起源は分かっていません。我々は、強磁性が非磁性不純物置換でも現れることから、磁性の源であるスピンの自由度だけでなく、Ruの4d電子が持つ軌道自由度も寄与したものだと考えています。本研究では、Ru酸化物が示す物性現象に対する軌道自由度の寄与を調べることを目的とし、CaRu1-xMxO3 (Mは遷移金属)に加え、他のRu酸化物も対象に種々の物性計測を行いました。具体的には、(1)類縁物質（Ca2RuO4、SrRuO3）での磁場中熱伝導率測定、(2)CaRu1-xMxO3での放射光分光実験、および(3)様々なRu酸化物の不純物効果の包括的な調査、に取り組みました。最も重要な成果は、類縁物質において熱伝導率の磁場変化を見出したことです。特にCa2RuO4では格子熱伝導率が磁場応答していると分かっており、これはスピン-軌道相関の一端を捉えた結果だと考えています。また、La2ZnRuO6やBa3ZnRu2O9に対して不純物置換を行い、それぞれの磁気的基底状態に応じた異なる不純物効果を示すことが分かりました。さらに、La2ZnRuO6とCaRuO3の比較から、不純物誘起強磁性の発現に電気伝導性が重要である可能性が示唆されました。加えて、CaRu1-xMxO3でMサイト周りの局所構造の調査を試みたものの、信号強度の問題から定量解析には至りませんでした。しかし、不純物周りの電子状態を観測する道筋を示したという点で意味のあるものと思われます。

I 々 は, strong phase masato electronic の つ ス ピ ン お よ び orbit の freedom の kanadeai が も た ら す な novel physical phenomena に つ い て research し て い ま す. In で も, ル テ ニ ウ ム (Ru) acidification CaRuO3 が す in impurity content services fruit と ス ピ ン - orbit phase masato と の masato に the mesh し, そ の interpret に to け た be 験 research line を っ て い ま す. Often magnetic metal で あ る は this material, magnetic を bear う Ru を impurity content で buy き in え る と strong magnetic body へ variations change す る specific な impurity content services fruit を shown し ま す が, そ の origin は points か っ て い ま せ ん. I 々 は, strong magnetic が nonmagnetic impurity content replacement で も now れ る こ と か ら, magnetic の source で あ る ス ピ ン の freedom だ け で な く, Ru の 4 d electronic が つ orbital degrees of freedom も send and し た も の だ と exam え て い ま す. This study で は, Ru acidification が す physical phenomena in に す seaborne る orbital degrees of freedom の send and を べ る こ と を purpose と し, CaRu1 xMxO3 metal (M は migration) に え, he Ru acidification の も like に kind of seaborne 々 の property measuring line を い ま し た. Specific に は, (1) class try substances (Ca2RuO4, SrRuO3) で の magnetic field thermal 伝 conductivity measurement, (2) CaRu1 - xMxO3 で の ray spectral be 験, お よ び (3) others 々 な Ru acidification content の is not pure content services fruit の including な group investigation, take り に み ま し た. The most most important な achievement <e:1>, the にお にお て て thermal 伝 conductivity <s:1> magnetic field variation を of amoma-like matter, has revealed that た た とです とです. 伝 heat conductivity, に Ca2RuO4 で は grid が magnetic 応 answer し て い る と points か っ て お り, こ れ は ス ピ ン - orbit phase masato を catch え の end results た だ と exam え て い ま す. ま た, La2ZnRuO6 や Ba3ZnRu2O9 に し seaborne て impure line displacement を い, そ れ ぞ れ の basal status of magnetic 気 に 応 じ た different な る impurity content services fruit を shown す こ と が points か り ま し た. さ ら に, La2ZnRuO6 と CaRuO3 の is か ら, impurity content induced strong magnetic の 発 now に electric 気 伝 conductivity が important で あ が る possibility in stopping さ れ ま し た. Add え て, CaRu1 xMxO3 で M サ イ ト weeks り の の investigation bureau structure を try み た も の の, signal strength の か ら quantitative analytic に は to り ま せ ん で し た. し か し, impurity content weeks り の electronic state を 観 measuring す る tao jin を shown し た と い う point で mean の あ る も の と think わ れ ま す.

项目成果

S = 3/2スピン二量体を有するBa3ZnRu2O9における希薄磁性不純物を含むスピン液体状態の磁気的性質

S = 3/2 自旋二聚体 Ba3ZnRu2O9 中含有稀磁性杂质的自旋液态的磁性能

• 发表时间: 2017
• 作者: 山本貴史;谷口博基;寺崎一郎
• 通讯作者: 寺崎一郎

磁場中熱伝導率測定で探るCaRu1-xScxO3の不純物誘起強磁性

通过测量磁场中的热导率探索 CaRu1-xScxO3 中杂质引起的铁磁性

• 发表时间: 2017
• 作者: 山本貴史;Ramzy Daou;谷口博基;安井幸夫;Sylvie Hebert;Antoine Maignan;寺崎一郎
• 通讯作者: 寺崎一郎

Anomalous magneto-transport properties in a non-uniform magnetic system CaRu0.8Sc0.2O3

非均匀磁系统CaRu0.8Sc0.2O3中的反常磁输运特性

• 发表时间: 2017
• 作者: Takafumi D. Yamamoto;Ramzy Daou;Kenji Tanabe;Hiroki Taniguchi;Yukio Yasui;Satoshi Iguchi;Takahiko Sasaki;Sylvie Hebert;Antoine Maignan;and Ichiro Terasaki
• 通讯作者: and Ichiro Terasaki

Dynamical coupling of dilute magnetic impurities with quantum spin liquid state in the S=3/2 dimer compound Ba3ZnRu2O9

S=3/2 二聚体化合物 Ba3ZnRu2O9 中稀磁性杂质与量子自旋液态的动态耦合

• DOI: 10.1088/1361-648x/aad5ac
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: Yamamoto Takafumi D;Taniguchi Hiroki;Terasaki Ichiro
• 通讯作者: Terasaki Ichiro

Magneto-thermopower in the Weak Ferromagnetic Oxide CaRu0.8Sc0.2O3: An Experimental Test for the Kelvin Formula in a Magnetic Material

弱铁磁氧化物 CaRu0.8Sc0.2O3 中的磁热电：磁性材料中开尔文公式的实验测试

• DOI: 10.7566/jpsj.86.104707
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Yamamoto;Takafumi D. and Taniguchi;Hiroki and Yasui;Yukio and Iguchi;Satoshi and Sasaki;Takahiko and Terasaki;Ichiro
• 通讯作者: Ichiro