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Magnetic and dielectric properties of YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$ (0$$underline{<}$$x$$underline{<}$$1)

YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$の磁性と誘電性(0$$underline{<}$$x$$underline{<}$$1)

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

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

YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$の磁性と誘電性を調べた(0$$underline{<}$$x$$underline{<}$$1)。この系は、筆者らが発見した新しいマルチフェロイック物質RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (R=Y, Ho-Lu)のFeサイト置換系である。粉末X線回折測定を行ったところ、xが0から1の間で混晶となっていることを観測した。放射光吸収分光からは、Mnの価数は2+であることがわかった。この結果から、xとともに低温磁化が小さくなるという、磁化測定の結果を定性的に説明した。また、磁気転移温度及び誘電率は、xを増加するとともに減少した。この結果を、Feサイトの電子移動の減少によって説明した。すなわち、筆者らのこれまでの関連系の実験結果から、RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$と同構造系の磁性と誘電性は電子移動によって支配されており、イオン変位が重要である通常の誘電体とは異なることを提言した。また、RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$でのMn置換に関する応用可能性についても簡単に言及した。

We have investigated the magnetic and dielectric properties of YbFe$$_{2-x}$$Mn$$_{x}$$O$$_{4}$$ (0$$underline{<}$$x$$underline{<}$$1), which is an Fe-site-substituted system of new multiferroic oxides RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (R=Y, Ho-Lu). X-ray diffraction measurements show that a solid solution is formed between YbFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ (x=0) and YbFeMnO$$_{4}$$ (x=1) for 0$$underline{<}$$x$$underline{<}$$1. The valence of the Mn ion is determined to be $$sim$$2+, consistently with the suppression of low-temperature magnetization by the Mn substitution. The magnetic transition temperature and the dielectric constant decrease monotonically with increasing x. This result plausibly confirms that the magnetic and dielectric properties in oxides isostructural with RFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ are governed by the electron transfer between Fe-site ions, unlike ordinary ferroelectrics and dielectrics, in which the ionic displacement plays a key role. The possibility for application is briefly discussed.

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パーセンタイル:48.3

分野:Chemistry, Inorganic & Nuclear

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