Dilution effect on microstructures with respect to magnetic and dielectric properties in charge-ordered ferroelectric LuFeO

電荷秩序型強誘電体LuFeOの微細構造,磁性及び誘電性における希釈効果

松尾 祥史*; 堀部 陽一*; 吉井 賢資  ; 池田 直*; 森 茂生*

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

最近われわれは、LuFeOが、鉄イオンの電荷が実空間整列することで強誘性を示すという、全く新しいタイプの強誘電体であることを見いだした。本研究では、この物質の鉄を銅に置き換えた、LuFeCuOの性質を調べた。誘電率測定からは、300K付近において誘電分散が見いだされ、この物質が常誘電体であることがわかった。また、透過電子線回折実験から、ジグザグ上の散漫散乱が見られた。さらに、この実験の実空間像観察からは、10nm程度のナノサイズドメインが見られ、鉄イオンと銅イオンの実空間秩序が存在することがわかった。この秩序構造は、LuFeOの鉄イオンの電荷秩序と類似のイオン配列である。これらの結果から、鉄イオンと銅イオンの短距離秩序構造がこの物質の誘電性の起源であることが示唆される。

We investigated magnetic/dielectric properties and related microstructures in LuFeCuO, which was obtained by substituting Cu ion for Fe one in LuFeO. It was found that LuFeCuO shows a characteristic low-frequency dielectric dispersion around 300 K. We analyzed it by using the Debye model and found that LuFeCuO is adielectric compound with the orientational polarization. Electron diffraction experiments revealed that there exists characteristic zigzag-shaped diffuse scattering in LuFeCuO. In addition, we found the presence of nano-sized domains, which consist of the short-range ordering of Fe and Cu on the triangular lattice. The present results suggest that the short-range ordering gives rise to some anomalous dielectric properties in LuFeCuO.