Detailed magnetic structure of a frustrated spinel CdCrO studied by polarized neutron techniques

偏極中性子法を用いたスピネル化合物CdCrOの詳細磁気構造解析

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康  ; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

Matsuda, Masaaki; Osawa, Akira*; Takeda, Masayasu; Kakurai, Kazuhisa; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; Ueda, Hiroaki*; Takagi, Hidenori*

CdCrOはスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCrモーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル ()を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。発表ではその原因について考察する。

CdCrO has the spinel structure, in which geometrical frustration exists between the Cr moments located at the corners of the tetrahedron. It shows an incommensurate antiferromagnetic ordering below =7.8K with a characteristic wave vector of (). We first performed a 1D polarized neutron analysis and determined that the Cr moments has a planer anisotropy in the plane, indicating that the magnetic structure is spiral. Finally, the 3D polarized neutron analysis using a CRYOPAD on TAS-1 at JRR-3 determined that the magnetic structure is elliptical spiral in the plane with ellipsoid slightly elongated along the axis. The origin of the structure will be discussed.