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NdB$$_4$$における逐次相転移

Successive phase transitions in NdB$$_4$$

山内 宏樹   ; 目時 直人   ; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; 金子 耕士   ; 川崎 卓郎   ; 大原 高志   ; 鬼柳 亮嗣  ; 花島 隆泰*

Yamauchi, Hiroki; Metoki, Naoto; Watanuki, Ryuta*; Suzuki, Kazuya*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Kaneko, Koji; Kawasaki, Takuro; Ohara, Takashi; Kiyanagi, Ryoji; Hanashima, Takayasu*

正方晶NdB$$_4$$は、$$c$$面内のNd$$^{3+}$$イオンの配置が、正方格子と三角格子で敷き詰めたShastry-Sutherland格子(SSL)と幾何学的に等価な構造を成し、磁気双極子や多極子秩序間の競合に加え、SSL格子に由来する幾何学的フラストレーションの効果も期待される物質である。零磁場で$$T_1 = 17.2$$ K、$$T_2 = 7.0$$ K、$$T_3 = 4.8$$ Kで相転移が観測されている。これらの逐次転移の機構を明らかにするために中性子回折実験を行った結果、$$T_2 < T < T_1$$中間相(II相)では、$$q_0 =$$ (0, 0, 0)の磁気散乱を観測した。さらに低温の$$T_3 < T < T_2$$相(III相)、$$T < T_3$$相(IV相)では$$q_0$$に加え、それぞれ$$q_1 =$$ ($$delta$$, $$delta$$, 0.4) ($$delta sim$$ 0.4)、$$q_2 =$$ (0.2, 0, 0.4)の磁気散乱が発達することを見出した。群論的考察による磁気構造モデルの構築を試みた結果、II相においては結晶空間群$$P4/mbm$$および波数$$q_0$$で得られる12の基底構造(既約表現に相当)のうち、$$c$$面内のみに磁気モーメントの成分を持つ、ある特定の基底構造で磁気散乱がよく説明でき、かつ、一義的に決まることを明らかにした。

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