Doping effect on charge ordered structure in RFeO(R=Lu and Yb)

RFeOの電荷秩序におけるサイト置換効果

松尾 祥史*; 森 茂生*; 平田 秋彦*; 吉井 賢資  ; 池田 直*

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

鉄電荷秩序により強誘電性を発現する鉄酸化物RFeO(R=Ho-Lu, Y)の性質を明らかにするため、その鉄サイト置換物質RFeCuO(R=Yb, Lu)とともに、物性と電荷秩序構造について調べた。誘電率測定から、RFeCuOは常誘電体であることを観測した。また、この物質及び母体物質RFeOに対する電子線回折実験から、鉄サイトに銅を置換することにより鉄電荷秩序が抑えられること、また、誘電性を持つドメインのサイズが小さくなることを観測した。さらに磁化測定を行い、銅置換によって磁気転移温度が大幅に下がることを観測した。これらの結果から、RFeO及び鉄サイト置換系では、誘電性を持つドメインの状態(サイズや分布状態など)が物性を左右していることを議論する。

RFeO (R= Ho-Lu,Y) is a novel ferroelectric material in which ferroelectric polarization is caused by the charge ordering (CO) of Fe and Fe. In this work we investigated the CO structure and dielectric/magnetic properties in RFeO and RFeCuO (R=Lu,Yb, M=Cu,Co) by a transmission electron microscopy (TEM), combining with dielectric and magnetic measurements. LuFeCuO is a dielectric compound, which shows the characteristic low-frequency dielectric dispersion. In addition, the Cu substitution in LuFeO suppressed the formation of the CO structure and induced characteristic polar nanodomains with the 5-10nm size. Magnetic measurement revealed that LuFeCuO shows the magnetic transition around 50K, which is much lower than the magnetictransition temperature of 250K in LuFeO. Our experimental results suggest that the polar nanodomains should be responsible for the magnetic/dielectric properties in RFeMO.