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Ferromagnetism and giant magnetoresistance in the rare-earth fullerides Eu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$

フラーレン希土類金属化合物Eu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$の強磁性と巨大磁気抵抗

石井 賢司; 藤原 明比古*; 壽榮松 宏仁*; 久保園 芳博*

Ishii, Kenji; Fujiwara, Akihiko*; Suematsu, Hiroyoshi*; Kubozono, Yoshihiro*

Euとフラーレンの化合物であるEu$$_6$$C$$_{60}$$及びEuをSrで置換したEu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$について、結晶構造,磁性,電気伝導についての研究を行った。これらの結晶構造は他の$$M_6$$C$$_{60}$$($$M$$はアルカリ金属、または、アルカリ土類金属)と同じbcc構造である。磁気測定では、磁気モーメントは+2価のEu原子(S=7/2)が担っていることがわかり、$$T_C$$=10-14Kにおいて強磁性転移が観測された。Eu$$_6$$C$$_{60}$$では比熱の測定からも強磁性転移が確認できた。Eu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$の物性でもっとも特徴的な点は、低温で非常に大きな負の磁気抵抗が観測される点である。Eu$$_6$$C$$_{60}$$の抵抗率の比$$rho$$($$H$$=9T)/$$rho$$($$H$$=0T)は、1Kで約10$$^{-3}$$にも及ぶ。このような巨大磁気抵抗はC$$_{60}$$上の伝導電子とEu上の4$$f$$電子の間に非常に強い$$pi$$-$$f$$相互作用が働いていることを示している。

We have studied crystal structure, magnetism and electric transport properties of a europium fulleride Eu$$_6$$C$$_{60}$$ and its Sr-substituted compounds, Eu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$. They have a $$bcc$$ structure, which is an isostructure of other $$M_6$$C$$_{60}$$ ($$M$$ represents an alkali atom or an alkaline earth atom). Magnetic measurements revealed that magnetic moment is ascribed to the divalent europium atom with $$S$$ = 7/2 spin, and a ferromagnetic transition was observed at $$T_C$$ = 10 - 14 K. In Eu$$_6$$C$$_{60}$$, we also confirm the ferromagnetic transition by heat capacity measurement. The striking feature in Eu$$_{6-x}$$Sr$$_x$$C$$_{60}$$ is very large negative magnetoresistance at low temperature; the resistivity ratio $$rho$$($$H$$ = 9 T)/$$rho$$($$H$$ = 0 T) reaches almost 10$$^{-3}$$ at 1 K in Eu$$_6$$C$$_{60}$$. Such large magnetoresistance is the manifestation of a strong $$pi$$-$$f$$ interaction between conduction carriers on C$$_{60}$$ and 4$$f$$ electrons of Eu.

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パーセンタイル:20.83

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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