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三角格子系鉄複合酸化物LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$における電荷秩序構造と誘電特性

Charge ordered structure and dielectric properties in LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

松尾 祥史*; 吉井 賢資  ; 池田 直*; 森 茂生*

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

鉄電荷秩序によって強誘電性を示す、新規物質LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$について、その性質を電子線回折と誘電率測定によって調べた結果を報告する。実験の結果、電荷秩序構造と誘電特性が酸素量に敏感であることがわかった。酸素量が化学量論比に近い場合には、室温において、3次元的な電荷秩序構造が[1/3 1/3 1/2]の変調ベクトルをもって出現することがわかった。一方、酸素欠損がある場合には、電荷秩序構造は2次元的になり、c軸方向のコヒーレンス長さは短くなることが観測された。これらの現象を理解するには、今後、酸素量を精密制御した試料を作成する必要があることを提言する。

LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ shows a new mechanism of ferroelectricity; the charge-ordered arrangement of Fe$$^{2+}$$ and Fe$$^{3+}$$ is the origin of ferroelectricity. In this work, we have investigated this material mainly by means of the transmission electron microscopy (TEM). It was found that both the charge-ordered structure and charge ordering processes depend strongly on the amount of the oxygen deficiency ($$delta$$) in LuFe$$_{2}$$O$$_{4-delta}$$. For proper understanding of the properties in LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ and related materials, it should be essential to prepare LuFe$$_{2}$$O$$_{4-delta}$$ samples with properly controlled oxygen-concentration and elucidate the physical properties in LuFe$$_{2}$$O$$_{4-delta}$$ with $$delta$$$$sim$$0.

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