マンガン酸化物の光反射固体物理研究室松浦朋孝ぺロブスカイト Mn 酸化物(Nd1-xSrx)MnO3 ( x = 0.50 )は、室温での常磁性絶縁体から Tc =255 K で二重交換相互作用に起因する強磁性金属相、Tco = 158 K で Mn3+、Mn4+の電荷軌道整列による反強磁性絶縁体相へ転移する。この相転移は一次相転移で、フォノンや電子状態において興味深い性質を示す。これについて当研究室のフーリエ分光計(FT-IR)を用いて反射スペクトルを測定し、フォノンの励起及び電子励起を観測し相転移を研究した。またドープ量を変えた x = 0.48, 0.52 の試料についても測定を行い x = 0.50 のスペクトルと比較した。それぞれ低温では x = 0.48 は強磁性金属、x = 0.52 は反強磁性金属へ相転移する。金属相においては低エネルギー領域にドルーデピークが生じる。 x = 0.50 の低波数部における光学伝導率のグラフを Fig. 2 に示す。反射率が大きく変化する電荷軌道整列相では光学伝導率の 160cm-1 付近で室温相では見えなかったピークが新しく観測され、金属相では低エネルギー領域においてドルーデピークが見える。また x = 0.48 の金属状態にもドルーデ調のピークが観測された。 x = 0.48 x = 0.52 x = 0.50 0 .8 0 .8 0 .4 0 .8 0 .4 T = R .T . 0 .0 0 .4 T = R .T . 0 .0 0 .8 0 .4 T = 220 K 0 .0 0 .8 0 .8 0 .4 0 .8 実験 0 .4 T = 145 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 128 K 0 .0 0 .8 0 .4 0 .8 0 .8 0 .4 T = 50 K 0 .0 0 .8 0 .4 0 .4 100 200 300 400 500 600 0 .0 700 0 T = 50 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 14 K 0 T = 100 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 50 K 0 .0 0 .0 0 .4 T = 100 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 130 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 100 K 0 .0 T = 145 K 0 .0 0 .8 0 .4 0 .8 T = 165 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 145 K 0 .0 FZ 法により作成された単結晶試料を X 線写真を用いて面をだし、薄く切り出し研磨したものをアニール処理して使用した。 IR 装置は、4 種の光源と 6 種類の検出器を装備しており遠赤外から可視光(約 25 ~ 25000 cm-1)までの反射・透過測定ができる。また、 Closed-cycle のクライオスタットにより室温から低温（約 15 K）で測定できる。 0 .4 T = 165 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 230 K 0 .0 0 .8 0 .4 T = 165 K 0 .0 T = R .T . 0 .0 0 .8 0 .4 Reflectivity 序論 T = 17 K T = 15 K 100 200 300 400 500 600 0 .0 700 0 -1 1 0 0 200 300 400 500 600 700 W avenum ber [cm ] Fig. 1: x = 0.48, 0.50, 0.52 の反射率の温度変化結果と考察 Wavenumber [ cm ] 200 400 600 –1 ] (Nd 1–xSrx)MnO 3 x = 0.50 No Polarization –1 σ1(ω) [ Ω cm 実験によって得られた x = 0.48, 0.50, 0.52 の低波数部(0 ~ 700 cm-1)における 17 K ~ RT まで温度変化させた反射率を Fig. 1 に示す。それぞれの金属状態でフォノンのピークはドルーデピークに隠れているが、x = 0.50 の低温部である電荷軌道整列相でははっきりしたピークが見られる。また同じ金属状態でも x = 0.48,と 0.52 ではスペクトルが異なるのは磁気的性質の違いである。このように各相の違いが反射率により確認できる。また、UVSOR において測定された紫外領域の室温反射スペクトルを IR のデータとつなぎ合わせて KK 変換を行い、光学伝導度を求めた。 –1 0 4000 800 T = 165K T = RT T = 145K T = 23K 2000 0 0 Fig. 2: 0.05 Photon Energy [ eV] 0.1 x = 0.50 の光学伝導度の温度変化