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Magnetic phase diagrams of YVO$$_{3}$$ and TbVO$$_{3}$$ under high pressure

YVO$$_{3}$$とTbVO$$_{3}$$の高圧力下における磁気相図

備前 大輔*; 中尾 裕則*; 岩佐 和晃*; 村上 洋一*; 長壁 豊隆; 藤岡 淳*; 安江 俊夫*; 宮坂 茂樹*; 十倉 好紀*

Bizen, Daisuke*; Nakao, Hironori*; Iwasa, Kazuaki*; Murakami, Yoichi*; Osakabe, Toyotaka; Fujioka, Jun*; Yasue, Toshio*; Miyasaka, Shigeki*; Tokura, Yoshinori*

低温高圧力下の中性子回折実験により、RVO$$_{3}$$(R=Y, Tb)の磁気相図を明らかにした。TbVO$$_{3}$$では、その基底状態が加圧によって${it C}$-タイプのスピン秩序(${it C}$-SO)から${it G}$-タイプのスピン秩序(${it G}$-SO)へと変化することが明らかとなった。これまでに基底状態の軌道秩序は、加圧により${it G}$-タイプの軌道秩序(${it G}$-OO)から${it C}$-タイプの軌道秩序(${it C}$-OO)へと変化することが明らかになっていたが、これと完全に対応している。一方、YVO$$_{3}$$の基底状態は、常圧から今回の最高圧力値6.2GPaまで、${it G}$-SOと${it C}$-OOが同時に存在し、非秩序相-[${it G}$-SO, ${it C}$-OO]相間の相転移が、ペロブスカイト型の遷移元素酸化物RMO$$_{3}$$において初めて観測された。両物質において[${it G}$-SO, ${it C}$-OO]相が加圧とともに安定化していくが、これは共有結合効果と超交換相互作用が重要な役割を果たしていると考えられる。

The magnetic phase diagrams for $$R$$VO$$_{3}$$ ($$R$$ = Y, Tb) were determined by low temperature and high pressure neutron-diffraction techniques. We found that the magnetic ground state in TbVO$$_{3}$$ changes from ${it C}$-type spin ordering (${it C}$-SO) to ${it G}$-type spin ordering (${it G}$-SO) on application of pressure. The transition of the magnetic ground state also indicates that the ground state of the orbital ordering changes from ${it G}$-type orbital ordering (${it G}$-OO) to ${it C}$-type orbital ordering (${it C}$-OO). In YVO$$_{3}$$, the ${it G}$-SO and ${it C}$-OO phases set in simultaneously up to 6.2 GPa, and the disorder-[${it G}$-SO, ${it C}$-OO] phase transition appears above 6 GPa. This is the first observation of a simultaneous spin and orbital order-disorder phase transition in perovskite-type transition-metal oxides $$R$$MO$$_{3}$$. The [${it G}$-SO, ${it C}$-OO] phase is strongly stabilized with increasing pressure, and both the covalency effect and the superexchange interaction play roles in this stabilization.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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