Direct observation of low-temperature superstructure in spin- and charge-frustrated ferrite YFeO

スピン及び電荷フラストレーション系YFeOの低温構造直接観察

堀部 陽一*; 池田 直*; 吉井 賢資  ; 森 茂生*

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

電子強誘電性を示す標記酸化物につき、透過電子線回折により低温構造を調べた。100K以下で、/14 2/7 1/14という特徴的な長周期構造を持つ鉄電荷秩序が現れることを見いだした。これは誘電性を持たない構造であり、また、室温近傍の強誘電状態である、1/3 1/3 /2(:整数)とは全く異なる状態である。低温での高分解能実空間像からは、FeとY相両方に超格子変調構造が見られた。これらにより、この系特有の長周期構造がY層の格子歪に由来すること、すなわちこの系の誘電性がFe層の電荷秩序状態のみならず希土類層の歪みに左右されていることを議論する。

The low-temperature superstructure of YFeO was carefully investigated by transmission electron microscopy. We found that the unique superstructure at about 100 K is characterized by /14 2/7 1/14-type superlattice reflection spots, suggesting the presence of charge reordering process. The low-temperature high-resolution images clearly show superlattice modulations in Y-O layers as well as Fe-O layers. The modification of intra-bilayer charge interactions due to lattice distortions in Y-O layers is discussed to play a crucial role in the stabilization of long-periodic superstructures at low temperatures.