修 士 論 文 概 要 書 2008 年 1 月提出 専攻名（専門 物理学及応用物理学 分野） 研究指導名 研 究 題 目 学籍番号 3606L022-1 指 導 氏 名 勝村 勝藤 倫考 複雑量子物性研究 拓郎 印 教 員 スピネル型ＭnV2O4 におけるスピン-軌道結合 スピネル型 MnV2O4 は、酸素によって四面体的に囲 0 て、結晶構造、磁性を測定したところ、57K で常磁性 か ら フ ェ リ 磁 性 へ の 磁 性 相 転 移 と cubic か ら tetragonal(c<a)への構造相転移を同時に起こすことが 分かった。さらに図１に示すように、T = 60K,58K で 60K −1 58K は磁場を印加することで構造相転移を起こすことも −2 MnV2O4 分かった。これは MnV2O4 において磁性と構造が結合 していることを示す。V3+イオンは 3d 軌道に電子を 2 −5 つ持っているので、Jahn-Teller 効果だけを考えるなら 構造相転移において B サイトを中心とする酸素八面 いては縮んでいる。その原因として V3+イオンの 3d 70 軌道における軌道整列が考えられる。そこで、結晶 3+ 持 つ V イ オ ン の 3d 軌 道 が 反 強 的 に 整 列 す る （Tsunetsugu-Motome モデル[1]）ことが明らかになっ 1000 10 0 100K 500 300K σab 1.2 1.6 2.0 2.4 Photon energy (eV) いて光学反射率測定を行い、光学伝導度の温度依存 している。 20 -40 らかにするために、MnV2O4 単結晶のへきかい面を用 ェリ磁性転移と軌道整列に伴う電子構造の変化を示 60K 10K -30 軌道整列に伴う電子構造の変化とその異方性を明 クが大きく増大している様子が分かる。これは、フ 30 1500 50K Δσab -20 ることも分かった。 下の 50K においてモット励起に対応する 1.8eV ピー 40 -10 磁場印加方向に c 軸が揃うようにドメインが整列す 学伝導度の 100K からの変化量も示す。相転移温度以 50 -1 た。また tetragonal 相において磁場を印加することで に対応すると考えられる。図 2 には面内方向での光 2000 MnV2O4 -1 σab(T) - σab(100K) 相転移温度以下の tetragonal 相において軌道自由度を ークが見られる。これは、V3+イオン間のモット励起 5 σab (Ω cm ) 用いた単結晶Ｘ線回折実験を行った。これにより、 た。図 2 に示すように、1.8eV 付近に光学伝導度のピ 0 Magnetic Field (T) 60 cleaved surface の対称性から軌道状態を決定するために MnV2O4 を メインを揃えることで光学伝導度の異方性も測定し 30K 図 1 歪の磁場依存性 体はｃ軸方向に伸びるはずであるが、この物質にお 性を求めた。さらに永久磁石を用いて tetragonal のド 75K −3 サイトに V3+(3d2)を持つ。この物質の単結晶を作製し ΔL/L(×10 ) まれるＡサイトに Mn2+(3d5)、八面体的に囲まれるＢ ΔL//H// [110] 図2 MnV2O4 の光学伝導度とその 100K からの変化量 [研究業績] 学会発表 2006 年 日本物理学会 2006 年秋季大会 25aZQ-5 2007 年 The 5th 21st COE symposium (Waseda Univ.) M-01 2007年 日本物理学会 2008 年春季大会 25pWP-3 (講演予定) 論文 T. Katsufuji, K. Adachi, T. Suzuki, and M. Katsumura. Physica B 383 (2006) T. Suzuki and M. Katsumura et al., Phys. Rev. Lett. 98, 127203 (2007) [参考文献] [1] H. Tsunetugu and Y. Motome, Phys. Rev. B 68, 060405 (2003)
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