Magnetic and structure transition of MnFeO solid solutions under high-pressure and high-temperature conditions
高温高圧下におけるMnFeO固溶体の磁気および構造転移
山中 高光*; 平尾 直久*; 中本 有紀*; 三河内 岳*; 服部 高典 ; 小松 一生*; Mao, H.-K.*
Yamanaka, Takamitsu*; Hirao, Naohisa*; Nakamoto, Yuki*; Mikouchi, Takashi*; Hattori, Takanori; Komatsu, Kazuki*; Mao, H.-K.*
MnFeO固溶体の磁性と結晶構造を高温高圧下で中性子回折と放射光メスバウアー分光によって調べた。MnFeOスピネルのフェリ磁性-常磁性転移は100C、正方晶-立方晶転移は180Cで起こり、これら2つの転移は直接関連していないことが分かった。構造相転移の転移温度は圧力とともに減少する。メスバウアー分光と中性子回折から、四面体サイトでのFeの占有率が圧力とともに増加することがわかり、MnFeO相は逆スピネルに近づくことが示唆された。磁気構造解析により、MnFeOとMnFeOの常磁性とフェリ磁性の構造を明らかにした。これらのスピネルはそれぞれ18.4GPaと14.0GPaで斜方高圧相に変化し、Mn含有量の増加とともに転移圧力が低下することがわかった。
Magnetic and crystal structure of MnFeO solid solutions under high-PT conditions are investigated by neutron diffraction and synchrotron Mssbauer spectroscopy. The ferrimagnetic-paramagnetic transition and tetragonal-cubic transition of MnFeO spinel occur at 100C and 180C, respectively, suggesting both the transitions are not coupled. The structure transition temperature decreases with pressure. Mssbauer experiments and neutron diffraction revealed that the Fe occupancy in tetrahedral site increases increase with pressure, suggesting MnFeO phase approaches inverse spinel. Magnetic structure refinement clarified paramagnetic and ferrimagnetic structure of MnFeO and MnFeO. These spinels transform into high-pressure orthorhombic phases at 18.4 and 14.0 GPa, respectively, indicating lower transition pressure with increasing Mn content.