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Effects of hole doping on magnetic ground and excited states in the edge-sharing CuO$$_2$$ chains of Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$

Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$の辺共有CuO$$_2$$鎖における磁気的基底状態と励起状態のホール濃度依存性

松田 雅昌; 加倉井 和久; 黒木 章悟*; 工藤 一貴*; 小池 洋二*; 山口 博隆*; 伊藤 利充*; 岡 邦彦*

Matsuda, Masaaki; Kakurai, Kazuhisa; Kurogi, Shogo*; Kudo, Kazutaka*; Koike, Yoji*; Yamaguchi, Hirotaka*; Ito, Toshimitsu*; Oka, Kunihiko*

Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$は辺共有CuO$$_2$$鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的、鎖間で反強磁性的である。Ca$$_2$$Y$$_2$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅の増加が見られた。また、この磁気励起の温度依存性,ホール濃度依存性について調べた結果、鎖に垂直方向の相互作用は温度上昇,ホールドープとともに減少するが、鎖方向の相互作用はほとんど変化しないことがわかった。さらに、高ホール濃度領域では、ホールの部分的秩序化を示唆する結果を得た。この結果から、高ホール濃度領域で見られるスピングラス的振る舞いの起源がフラストレーションによるものではなく、ホールの相分離により反強磁性クラスターができるためであることが明らかになった。

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分野:Materials Science, Multidisciplinary

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