三元系化合物Ln2Co12P7の強磁性-反強磁性転移～遍歴と局在のスピンコラボレーション～物理システム工学専攻博士前期課程1年香取研究室渡辺悠介 Introduction 遍歴電子磁性体伝導電子が磁性を担う磁性体特に磁石につくもの →遍歴電子強磁性体 O Ln Co As LnCoAsO Ln2Co12P7の構造と物性（Ln = ランタノイド） Lnが二次元CoAs層に挟まれている LaCoAsO 2 12 8 6 4 8 2 4 0 0 100 200 T (K) 4 2 矛盾？系の特徴としてCo の磁気モーメントが強磁性転移 M ( mB / f.u.) 三次元ネットワークにLnが囲まれている Co 磁化が0になる反強磁性でなくフェリ磁性のはず Nd2Co12P7 7 6 0T 0.1 T 0.2 T 0.5 T 1T 5 100 200 T (K) 300 0 強磁性反強磁性転移 20 40 60 T (K) 2T 4T 6T 8T 10 T 14 T 80 磁気抵抗効果目的 • Ln2Co12P7の低温での磁性を明らかにする。 • Nd2Co12P7の強磁性-反強磁性転移の磁気構造と磁性の矛盾を解明する。強磁性-反強磁性転移の詳細は不明強磁性反強磁性転移 TN 以上から… 遍歴電子強磁性＋局在電子磁気モーメント →強磁性-反強磁性転移？その他のLn2Co12P7でも強磁性-反強磁性転移が起きる？ 7.32 µB - 2 µB = 5.32 µB T (K) 8 4 0 0 0 300 9 日本物理学会2011秋季大会22pPSA-9 Nd Co P 2 12 7 Nd Co の磁気構造 Nd H = 55, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 8, 5, 3, 1 kOe 1 NdCoAsO 1 NdCoAsO 3 遍歴電子強磁性 CoP4四面体 CoP5五面体 TC -3 16 A. McGuire et al., PRB 81, 104405 (2010). 5 2 M ( 10 emu / mol ) H = 0, 1, 5, 10, 50 kOe 10 ( 10 mol / emu ) Intensity 20 -1 Nd2Co12P7 (100) T (K) 中性子回折測定 P 中性子回折測定 c Co Ln CoAs4四面体 r ( 10 W cm ) 遍歴電子強磁性体に局在電子磁気モーメントを入れると何が起きる？ M ( 10 emu / mol ) 磁性を担う電子がイオン上に束縛されている磁性体似た現象が他の物質でも… 3 局在電子磁性体 M. Reehuis et al., J. Alloys Comp. 261, 1 (1997). Experiment 試料合成物性測定 • Ln2Co12P7の粉末試料(固相反応法) 原料を混ぜ、1000℃で10時間、1150℃で12時間焼成 • Nd2Co12P7の単結晶試料(Snフラックス法) 原料とスズを混ぜ、760℃で7日間焼成 • 粉末X線回折測定 (Cu Kα線) で試料の相同定 • VSM （MagLabVSM）及びMPMSによる磁化測定 • 非破壊型パルスマグネットによる強磁場磁化測定 Result and Discussion Nd2Co12P7の磁性 4 0 0 MS 100 200 T(K) 遍歴電子強磁性 0 2.0 12 1.0 150 K 153 K 156 K 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 H(T) 40 H = 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 kOe 30 8 20 4 10 2 K, 5 T でCoの磁気モーメントが3.47 µB 強磁場下で4 µB くらい？ 0 0 10 0 50 100 150 200 250 T(K) 強磁性-反強磁性転移 M ( mB / f.u. ) 25 3.0 16 M ( 10 emu / mol ) 8 2K 40 K 80 K 120 K 3 12 50 M ( mB / f.u. ) 3 10 kOe FC 1 kOe FC 1 kOe ZFC 4.0 強磁場磁化過程 H / M ( mol Oe / emu ) 16 H / M ( mol Oe / emu ) M ( 10 emu / mol ) Y2Co12P7の磁性 8 6 4 B 2 0 0 B 20 40 H(T) 60 • Ndの磁気モーメントが2 µB 程度 • c軸方向でメタ磁性転移 →先行研究の磁気構造は正しそう Summary 今後の展望 • Ln2Co12P7 ( Ln = Y, Ce~Dy )を合成、磁性を明らかにした(今回は省略) • Nd2Co12P7で見られた強磁性-反強磁性転移についてNdの磁気モーメン強磁性-反強磁性転移が起きる物質をデザインしたい！トが2 µB程度であることが分かった