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三次元偏極中性子解析によるTbMnO$$_3$$の磁気構造

Magnetic structure of TbMnO$$_3$$ studied by spherical polarimetry

梶本 亮一  ; 松田 雅昌; 武田 全康 ; 加倉井 和久; 三井 由佳利*; 吉澤 英樹*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

Kajimoto, Ryoichi; Matsuda, Masaaki; Takeda, Masayasu; Kakurai, Kazuhisa; Mitsui, Yukari*; Yoshizawa, Hideki*; Kimura, Tsuyoshi*; Tokura, Yoshinori*

TbMnO$$_3$$$$T_N=42$$Kでスピンが$$b$$軸方向を向いて波数$$q_s sim 0.28b^*$$で変調するcollinearなサイン波的磁気秩序を示すが、$$T_C=28$$K以下では$$bc$$面内で回転するらせん配列へと変化する。このとき、スピン変調の振幅の大きさは異方的で楕円形のらせん秩序を形成していると言われている。一方、$$T_C$$以下では自発電気分極を生じ、磁性との関係が注目されている。われわれはTbMnO$$_3$$におけるスピン配列のサイン波秩序かららせん秩序への変化を詳細に調べるため、三次元偏極中性子解析装置CRYOPADを用いた偏極中性子回折実験を行った。その結果、TbMnO$$_3$$ではらせん秩序のカイラリティの偏りはないこと,collinearなスピン秩序が$$T_C$$で一度にらせんになるのではなく、温度の低下とともに徐々にらせん秩序に変化し、最低温度でも完全な(円形の)らせん秩序になりきれずに楕円らせんとなることなどが明らかになった。さらに、$$T_C$$直下では楕円の長軸はほぼ$$b$$軸を向いているが、温度の低下とともに楕円は$$bc$$面内で徐々に回転していることがわかった。自発電気分極の発達に伴う結晶構造の対称性の変化に対応していると思われるが、その起源の詳細については検討中である。

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