Doping effect on the charge ordering in LuFe2O4

LuFe2O4の電荷秩序における置換効果

松尾 祥史*; 篠原 聡*; 森 茂生*; 堀部 陽一*; 吉井 賢資  ; 池田 直*

Matsuo, Yoji*; Shinohara, Satoshi*; Mori, Shigeo*; Horibe, Yoichi*; Yoshii, Kenji; Ikeda, Naoshi*

透過電子顕微鏡により、LuFeOの電荷秩序につき、FeをCuに置換した効果について調べた。LuFeOの電荷秩序は、3倍周期を持つ10-20nmスケールのドメインの存在によって特徴付けられる。一方、Cu置換した場合(LuFeCuO)には、電荷秩序は起こらなくなり、局所歪みが発生することが観測された。実空間の格子像からは、三角格子上のFeとCuの短距離秩序を持つナノスケールのクラスターの存在が見いだされた。また、磁化測定からは、LuFeCuOの磁気転移温度は50Kと、LuFeOの250Kより大幅に低いことがわかった。

Change of the charge ordered (CO) structure by substituting Cu for Fe in LuFeO was investigated by means of the transmission electron microscopy. The CO structure in LuFeO is characterized by the modulated structure with the wave vector of q=1/3[1 -1 3/2] and the average size of the CO domains can be estimated to be about 10-20nm. On the contrary, the Cu substitution destroyed the CO structure drastically and induced characteristic local lattice distortion, which gives rise to characteristic diffuse scattering in the reciprocal space. High-resolution lattice images revealed that there exist nano-scale clusters, which are characterized as the short-range ordering of the Cu and Fe ions on the triangular lattice. In addition, the magnetic measurement revealed that LuFeCuO exhibits an antiferromagnetic transition around 50K, which is lower than the Neel temperature of 250K in LuFeO.