ToF inelastic neutron scattering studies on quantum spin systems (CuCl)La
O
(
= Nb, Ta)
量子スピン系(CuCl)La
O
(
=Nb,Ta)のToF中性子非弾性散乱による研究
河村 聖子
; 中島 健次
; 稲村 泰弘; 辻本 吉廣*; 北田 敦*; 竹入 史隆*; 陰山 洋*; 網代 芳民*; 西 正和*; 加倉井 和久
Kawamura, Seiko; Nakajima, Kenji; Inamura, Yasuhiro; Tsujimoto, Yoshihiro*; Kitada, Atsushi*; Takeiri, Fumitaka*; Kageyama, Hiroshi*; Ajiro, Yoshitami*; Nishi, Masakazu*; Kakurai, Kazuhisa
(CuCl)LaNb
O
の磁気基底状態はギャップ
meVを持つスピン1重項状態であることが提唱されており、一方(CuCl)LaTa
O
は反強磁性秩序を基底状態に持つ。これらの系は、最近接及び次近接の交換相互作用の競合によりフラストレートした量子スピン系としてふるまうことが示唆されている。われわれは、ToF中性子非弾性散乱法を用いて、これらの系における磁気励起の研究を行ってきた。測定は、J-PARCに設置されたディスクチョッパー型分光器アマテラスを用いて、(CuCl)LaNb
O
及び(CuCl)LaTa
O
粉末試料に対して行った。両試料において、バンド状の励起が、
meV近傍で観測された。(CuCl)LaNb
O
については、観測された2meV周辺での磁気励起の積分強度の
依存性は3軸分光器で観測された結果をよく再現しており、スピン1重項ダイマーの性質を示している。一方、反強磁性相における(CuCl)LaTa
O
は、それとは異なる
依存性を示した。
The magnetic ground state of (CuCl)LaNb
O
has been suggested to be a spin-singlet state with an excitation gap of
meV, while (CuCl)LaTa
O
has an antiferromagnetic (AFM) ground state. The systems are suspected to be a frustrated quantum spin system due to the competition between the nearest and next-nearest exchange interactions. We have studied magnetic excitation in these systems by ToF inelastic neutron scattering technique. The measurements were performed on powder samples of (CuCl)LaNb
O
and (CuCl)LaTa
O
at a disk-chopper-type spectrometer AMATERAS in J-PARC. In both systems, a band-like excitation was observed at
meV. The
dependence of the intensity of magnetic excitation around 2 meV for (CuCl)LaNb
O
well reproduces that observed at a triple-axis spectrometer, exhibiting characteristics of spin-singlet dimers. On the other hand, (CuCl)LaTa
O
in the AFM state exhibits a different
dependence.