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Magnetic and dielectric properties of InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$, and InGaCuO$$_{4}$$

InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$ and InGaCuO$$_{4}$$の磁性と誘電性

吉井 賢資  ; 池田 直*; 岡島 由佳; 米田 安宏   ; 松尾 祥史*; 堀部 陽一*; 森 茂生*

Yoshii, Kenji; Ikeda, Naoshi*; Okajima, Yuka; Yoneda, Yasuhiro; Matsuo, Yoji*; Horibe, Yoichi*; Mori, Shigeo*

InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$及びInGaCuO$$_{4}$$の磁性と誘電性について調べた。これらは、鉄電荷の秩序化で強誘電性を発現する、新規強誘電体RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$(R:希土類)と同じ構造を持つ酸化物である。放射光吸収分光からは、インジウムの原子価は3+であり、構成イオンの価数は対応する希土類系と同様である。物性測定からも、対応する希土類系と類似の性質が見いだされた。特徴的な結果として、磁気転移温度と誘電率が、InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$及びInGaCuO$$_{4}$$の順に低下することが見いだされた。この結果を交流電気抵抗率と照らし合わせ、RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$構造を持つ物質の誘電性が電子の移動と関係していることを提案する。これは、通常の誘電体のように、イオンの変位によって誘電性を発現する機構とは異なるものである。

The magnetic and dielectric properties of InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$and InGaCuO$$_{4}$$ have been investigated. All these materials areisostructural with RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (R=Y, Ho-Lu), which shows ferroelectricity due to iron-valence ordering. InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ exhibits similar properties to those of RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$; the origins of the magnetic and dielectric phenomena are likely common in InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ and RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$. From measurements of the other two materials, we found that both the magnetic transition temperature and the dielectric constant are decreased in the order of InFe$$_{2}$$O$$_{4}$$, InFeCuO$$_{4}$$ and InGaCuO$$_{4}$$. This result strongly supports the previously reported explanation based on an electron transfer between the Fe-site ions for the corresponding rare-earth systems. Therefore, we propose that the dielectric properties of the oxides isostructural with RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ are plausibly governed by electron transfer; this situation is different from that of ordinary ferroelectrics and dielectrics, in which the displacement factions and anions is important. In addition, InFeCuO$$_{4}$$ and InGaCuO$$_{4}$$ exhibit large dielectric constants (larger than about 1500). Inconsideration of this property, the possible applications of these oxides are discussed.

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パーセンタイル:70.36

分野:Chemistry, Inorganic & Nuclear

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