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Ordering of frustrated spin systems coupled to lattice and charge degrees of freedom; Neutron scattering investigations

格子や電荷の自由度と結合するスピンフラストレート系における磁気秩序; 中性子散乱研究

加倉井 和久; 松田 雅昌; 石井 慶信; 永井 聡*; 池田 直*; 鬼頭 聖*; 井川 直樹 ; 左右田 稔*; 安井 幸夫*; 茂吉 武人*; 佐藤 正俊*

Kakurai, Kazuhisa; Matsuda, Masaaki; Ishii, Yoshinobu; Nagai, Satoshi*; Ikeda, Naoshi*; Kito, Hijiri*; Igawa, Naoki; Soda, Minoru*; Yasui, Yukio*; Moyoshi, Taketo*; Sato, Masatoshi*

中性子散乱による格子や電荷の自由度と結合するスピンフラストレート系における磁気秩序の研究を2つの研究例を挙げて解説する。(1)LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$では鉄イオンが六方称の二重層を構成する。この系は330Kで電荷秩序を、250Kで磁気秩序を起こす。この磁気秩序過程の詳細な研究がスピン凍結を示唆する基底状態を明らかにした。(2)YBaCo$$_{4}$$O$$_{7}$$はCoO$$_{4}$$四面体が籠目と三角格子に交互に積層する構造を持つ。この系において70K及び105Kで構造相転移が観測され、それに伴う磁気的短距離秩序による散漫散乱が観測された。両者の系において観測された磁気相関と格子又は電荷の自由度との関係を議論する。

Two examples of neutron scattering investigations on the magnetic ordering process in frustrated spin system coupled to lattice and charge degrees of freedom are presented, in both cases leading to a short-ranged magnetic ground state. (1) In LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ the Fe ions are arranged to form hexagonal double layers along the rhombohedral unique axis. Detailed investigation of the ordering process revealed a magnetic ground state with short-range order along the stacking direction. (2) YBaCo$$_{4}$$O$$_{7}$$ has a structure with alternating stacking of a kagome-like and triangular lattice formed of CoO$$_{4}$$ tetrahedra. Although the Co moments do not exhibit a long range ordering down to 10K, strong diffuse scattering due to the short-range ordering of the moments on the kagome-like and triangular lattices are observed.

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