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論文

Schottky specific heat of the lightly Mn-substituted electron-doped SrTiO$$_3$$

奥田 哲治*; 梶本 亮一; 野田 正亮*; 桑原 英樹*

AIP Advances (Internet), 8(10), p.101339_1 - 101339_5, 2018/10

Large changes in the low-temperature specific heat (low-$$TC$$) by applying magnetic fields up to 9 Tesla were found in the lightly Mn-substituted electron-doped perovskites Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$. The changes in the low-$$TC$$ are qualitatively well explained by the Schottky specific heat ($$C_mathrm{Sch}$$) of localized spins of the Mn 3d electrons in weak internal magnetic fields via itinerant electrons. According to the analysis by using the conventional model, the doped Mn ions are apparently not Mn$$^{4+}$$ ($$S$$ = 3/2) ions, but are Jahn-Teller active Mn$$^{3+}$$ ($$S$$ = 2) ions or mixtures of Mn$$^{3+}$$ and Mn$$^{2+}$$ ions. However, the actual numbers of localized spins estimated from $$C_mathrm{Sch}$$ are about 30% smaller than the expected values. Part of the localized spins of the Mn 3d electrons may disappear due to Kondo coupling with the itinerant electrons, leading to the observed enhancement of the electronic specific heat coefficients.

論文

Elastic and dynamical structural properties of La and Mn-doped SrTiO$$_{3}$$ studied by neutron scattering and their relation with thermal conductivities

梶本 亮一; 中村 充孝; 村井 直樹; 社本 真一; 本田 孝志*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 野田 正亮*; et al.

Scientific Reports (Internet), 8(1), p.9651_1 - 9651_8, 2018/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:41.94(Multidisciplinary Sciences)

The electron-doped SrTiO$$_{3}$$ exhibits good thermoelectric properties, which makes this material a promising candidate of an n-type oxide thermoelectric device. Recent studies indicated that only a few percent co-doping of La and Mn in SrTiO$$_{3}$$ substantially reduces the thermal conductivity, thereby greatly improving the thermoelectric figure of merit at room temperature. Our time-of-flight neutron scattering studies revealed that by doping both La and Mn into SrTiO$$_{3}$$, the inelastic scattering spectrum shows a momentum-independent increase in the low-energy spectral weight approximately below 10 meV. The increase in the low-energy spectral weight exhibits a clear correlation with thermal conductivity. The correlation is attributed to dynamical and local structural fluctuations caused by the Jahn-Teller instability in Mn$$^{3+}$$ ions coupled with the incipient ferroelectric nature of SrTiO$$_{3}$$, as the origin of the low thermal conductivity.

論文

Effects of Mn substitution on the thermoelectric properties and thermal excitations of the electron-doped perovskite Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$

奥田 哲治*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 草原 彰吾*; 小田 涼佑*; 梶 創揮*; 仁科 康佑*; 桑原 英樹*; 中村 充孝; 梶本 亮一

Journal of the Physical Society of Japan, 85(9), p.094717_1 - 094717_6, 2016/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:44.55(Physics, Multidisciplinary)

We studied how Mn substitution affects the thermoelectric properties and thermal excitations of the electron-doped perovskite Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$ by measuring its electrical and thermal transport properties, magnetization, specific heat, and inelastic neutron scattering. Slight Mn substitution with the lattice defects enhanced the Seebeck coefficient, perhaps because of coupling between itinerant electrons and localized spins or between itinerant electrons and local lattice distortion around Mn$$^{3+}$$ ions, while it enhanced anharmonic lattice vibrations, which effectively suppressed thermal conductivity in a state of high electrical conductivity. Consequently, slight Mn substitution increased the dimensionless thermoelectric figure of merit for Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$ near room temperature.

論文

Development of spin correlations in the geometrically frustrated triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet CuCrO$$_2$$

梶本 亮一; 富安 啓輔*; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 84(7), p.074708_1 - 074708_6, 2015/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.76(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic excitations in the triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$ were studied using single-crystal inelastic neutron scattering. A diffusive quasielastic component that persisted without developing a correlation length over a wide temperature range both below and above the ordering temperature was observed. Furthermore, characteristic momentum dependence was observed that was reproduced using minimum spin clusters. The robust spin clusters contrast with conventional magnetic ordering and may be universal in triangular-lattice Heisenberg antiferromagnets.

論文

Effects of Mn substitution on the thermoelectric properties of the electron-doped perovskite Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$

奥田 哲治*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 仁科 康佑*; 桑原 英樹*; 中村 充孝; 梶本 亮一

Journal of Physics; Conference Series, 568(Part 2), p.022035_1 - 022035_5, 2014/12

We have tried to improve the n-type thermoelectric properties of the electron-doped Perovskite Sr$$_{1-x}$$La$$_{x}$$TiO$$_{3}$$ by a Mn substitution. The 1-2% Mn substitution enhances the Seebeck coefficient ($$S$$) and reduces the thermal conductivity ($$kappa$$) by about 50% at room temperature (RT) without largely increasing the resistivity for the 5% electron-doped SrTiO$$_{3}$$. Consequently, the power factor at RT keeps a large value comparable to that of Bi$$_{2}$$Te$$_{3}$$ and the dimensionless figure-of-merits at RT increases twofold by the slight Mn substitution. Such a large reduction of $$kappa$$ at RT is perhaps due to the effect of Jahn-Teller active Mn$$^{3+}$$ ions, around which dynamical local lattice distortion may occur.

論文

Low-energy spin fluctuations in CuCrO$$_{2}$$ and Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$ studied by inelastic neutron scattering

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014018_1 - 014018_5, 2014/06

Two-dimensional triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHA) is one of the simplest examples of the geometrical frustration, where nontrivial spin states are expected due to the frustration. CuCrO$$_{2}$$ is one of the TLHAs where the $$S$$ = 3/2 spins of Cr$$^{3+}$$ ions form the triangular-lattice. The spins show a three-dimensional ordering with a proper screw structure below $$T_N$$ = 24 K. To find nontrivial spin fluctuations in addition to the conventional spin wave, we have studied the magnetic excitations by inelastic neutron scattering using the chopper spectrometer AMATERAS at J-PARC. We found that the excitation spectrum shows an additional diffusive quasielastic component at temperatures ($$T$$'s) slightly below $$T_N$$ and $$T > T_N$$. This diffuse scattering shows the different $$T$$ dependence from that of the spin wave excitations, as well as a characteristic $$Q$$ dependence. We argue the origin of the diffuse scattering in terms of the $$Z_2$$-vortex and spin molecules.

論文

Effects of Mg, Ag, and Al substitutions on magnetic excitations in the triangular-lattice antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 82(5), p.054702_1 - 054702_6, 2013/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:57.4(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic excitations in CuCrO$$_{2}$$, CuCr$$_{0.97}$$Mg$$_{0.03}$$O$$_{2}$$, Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$, and CuCr$$_{0.85}$$Al$$_{0.15}$$O$$_{2}$$ have been studied by powder inelastic neutron scattering to elucidate the element substitution effects on spin dynamics in the Heisenberg triangular-lattice antiferromagnet CuCrO$$_{2}$$. We found a variety of changes in the magnetic excitation spectra caused by the different types of the element substitutions. We argued that the origins of these changes in the magnetic excitations are the effects of doped holes or the change in dimensionality in magnetic correlations.

論文

Effect of spin dilution on the magnetic state of delafossite CuCrO$$_{2}$$ with an $$S$$ = 3/2 antiferromagnetic triangular sublattice

奥田 哲治*; 宇都 数馬*; 関 真一郎*; 小野瀬 佳文*; 十倉 好紀*; 梶本 亮一; 松田 雅昌*

Journal of the Physical Society of Japan, 80(1), p.014711_1 - 014711_7, 2011/04

 被引用回数:23 パーセンタイル:20.85(Physics, Multidisciplinary)

We investigated an effect of spin dilution on the magnetic and thermal properties of delafossite CuCrO$$_{2}$$ having an $$S$$ = 3/2 antiferromagnetic triangular lattice (ATL) by the substitution of Al$$^{3+}$$ for Cr$$^{3+}$$ by measurements of magnetization, specific heat, and neutron scattering. Spin defects introduced into Cr ATL layers blur the antiferromagnetic transition and induce a dimensional crossover of low-energy magnetic excitation in the residual Cr ATL region due to the reduction of inter-layer magnetic interaction, while accompanying an enhancement of a spin-glass component. The observed $$T^{2}$$ contribution to the low-$$T$$ $$C_mathrm{mag}$$ above $$y$$ = 0.15, as well as in Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$, comes mainly from a short-range 2D AF excitation originating in a nontrivial magnetic state such as spin-nematic or spin-liquid states.

論文

Temperature and Ag doping effect on magnetic excitations in the quasi-two-dimensional triangular lattice antiferromagnet CuCrO$$_2$$ studied by inelastic neutron scattering

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 新井 正敏; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*

Journal of the Physical Society of Japan, 79(12), p.123705_1 - 123705_4, 2010/12

 被引用回数:19 パーセンタイル:25.54(Physics, Multidisciplinary)

We have studied magnetic excitations in quasi two-dimensional triangular lattice antiferromagnets CuCrO$$_2$$ and Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_2$$ by inelastic neutron scattering. CuCrO$$_{2}$$ has two types of magnetic excitations: the one is highly dispersive, while the other is less dispersive and spreads over a wide $$Q$$ range. With increasing the temperature, the weight of the latter component transfers to a lower energy, and the spin dynamics becomes a mixture of disordered spin wave and another diffusive component. The Ag doping induces similar spin dynamics even at 5 K. This manifests the impact of the Ag doping on the magnetic correlations and gives a clue to understand the unconventional spin state in the Ag doped CuCrO$$_{2}$$.

論文

Dimensional crossover of low-energy magnetic excitation for delafossite oxide Cu$$_{1-x}$$Ag$$_{x}$$CrO$$_{2}$$ with a spin-3/2 antiferromagnetic triangular sublattice

奥田 哲治*; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 小野瀬 佳文*; 十倉 好紀*; 梶本 亮一; 松田 雅昌

Journal of the Physical Society of Japan, 78(1), p.013604_1 - 013604_4, 2009/01

 被引用回数:24 パーセンタイル:20.85(Physics, Multidisciplinary)

Dimensional crossover from anisotropic-3-dimensional (3D) to 2D low-energy magnetic excitations was found in delafossite oxide Cu$$_{1-x}$$Ag$$_{x}$$CrO$$_{2}$$ having a spin-3/2 antiferromagnetic (AF) triangular lattice. The crossover is evidenced by a decrease in AF transition temperature ($$T_mathrm{N}$$), distinct 2D magnetic excitations above $$T_mathrm{N}$$ for Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$, a disappearance of a peak of magnetic specific heat ($$C_mathrm{mag}$$) around $$T_mathrm{N}$$, and a successive change from $$T^3$$ to $$T^2$$ dependence of low-$$T$$ $$C_mathrm{mag}$$ accompanying a low-$$T$$ shift of magnetic entropy. These results may suggest a gradual change from AF to spin-liquid like states with an increase in $$x$$.

口頭

デラフォサイト酸化物CuCr$$_{1-x}$$Mg$$_{x}$$O$$_{2}$$, Cu$$_{1-y}$$Ag$$_{y}$$CrO$$_{2}$$における磁気相関

梶本 亮一; 松田 雅昌; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 奥田 哲治*

no journal, , 

デラフォサイト酸化物CuCrO$$_2$$は二次元三角格子の一つとして古くから研究され、反強磁性転移温度$$T_N$$=26K以下でCrスピンが120$$^{circ}$$構造をとることがわかっている。ところが近年CrサイトにMgをドープすると帯磁率の変化を伴って電気伝導度が著しく変化することや、CuサイトにAgをドープすると転移温度の変化とともに磁気比熱の振る舞いが三次元相関的なものから二次元相関的なものへとクロスオーバーすること等が明らかになった。そこで、本研究では中性子散乱実験によりCuCrO$$_2$$の磁気相関がMg, Agドープによってどのように変化するか調べた。その結果、Mgドープした場合ではスピンの向きは変化するものの磁気構造は大きくは変化しないのに対し、Agドープした場合では特に$$T_N$$以上で顕著な二次元的相関が観測され、それがスピンの動的揺らぎによるものであること等が明らかになった。

口頭

デラフォサイト酸化物CuCr$$_{1-x}$$Mg$$_{x}$$O$$_{2}$$, Cu$$_{1-y}$$Ag$$_{y}$$CrO$$_{2}$$における磁気相関

梶本 亮一; 松田 雅昌; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 奥田 哲治*

no journal, , 

デラフォサイト酸化物CuCrO$$_2$$は二次元三角格子の一つとして古くから研究され、$$T_N$$=26K以下でCrスピン($$S=3/2$$)が120$$^circ$$構造をとることがわかっている。ところが近年CrサイトにMgをドープする、あるいはCuサイトにAgをドープすることで伝導特性や磁気特性が大きく変化することがわかった。そこで、本研究では中性子散乱実験によりCuCrO$$_2$$の磁気相関がMg, Agドープによってどのように変化するか調べた。その結果、特にAgドープ系(Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$)において、磁気反射の位置が結晶格子に対して非整合となることや、非弾性成分から成る顕著な二次元的散乱などの興味深い現象が観測された。これらは、Agドープによって面間の相関が乱されたことにより面内のスピン構造も変調を受け、二次元性も高まったためと解釈できる。

口頭

デラフォサイト酸化物CuCr$$_{1-x}$$Al$$_x$$O$$_2$$における磁気相関のAl置換効果

梶本 亮一; 松田 雅昌; 宇都 数馬*; 奥田 哲治*

no journal, , 

デラフォサイト酸化物CuCrO$$_2$$は二次元三角格子の一つとして古くから研究され、反強磁性転移温度$$T_N$$以下でCr$$^{3+}$$のスピン($$S=3/2$$)が120$$^{circ}$$構造をとることが知られている。近年、われわれはCr三角格子の面間に位置するCu$$^+$$をAg$$^+$$で置換することによる磁気相関の変化を比熱測定、中性子散乱実験等により調べ、Ag置換により二次元的、かつ、動的な磁気揺らぎが増大することを明らかにした。そこで、今回われわれはCr三角格子面内に直接非磁性イオンAl$$^{3+}$$をドープすることで磁気相関がどのように変化するかを中性子回折実験、非弾性散乱実験によって調べた。実験には原子力機構の三軸型分光器TAS-2及びLTASを使用した。粉末回折プロファイルから、CuCr$$_{1-x}$$Al$$_{x}$$O$$_{2}$$ではAl濃度が増加するにつれて二次元性が増大することがわかった。一方、非弾性成分はAgドープ試料に比べて小さかった。これらのことから、Alドープの効果はAgドープとは対照的に静的な二次元性を増大させるようである。

口頭

二次元三角格子反強磁性体Cu$$_{1-x}$$Ag$$_{x}$$CrO$$_{2}$$の磁気励起

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 松田 雅昌*; 加倉井 和久; 新井 正敏; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*

no journal, , 

CuCrO$$_{2}$$はデラフォサイト型構造を持つ酸化物でCrスピンが$$S=3/2$$の二次元三角格子をとる。近年、CuサイトにAgをドープすることで系の二次元性が増加することが比熱及び中性子散乱実験によって報告され、二次元三角格子反強磁性体ならではの特異な状態が形成されることが期待されている。そこでわれわれはJ-PARCのアマテラス分光器を用いてCuCrO$$_{2}$$及びCu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$の粉末試料に対してパルス中性子非弾性散乱実験を行い、これらの磁気励起の測定を行った。その結果、CuCrO$$_{2}$$では磁気秩序に対応する運動量位置から明瞭な分散を持つ励起が観測されたのに加え、6meV付近にも分散の弱い励起が観測された。一方Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$では前者の励起は最低温でもぼやけており、後者の励起はほとんど見えない。本講演では両者の温度変化を詳しく検討しながら、Agドープがもたらす磁気励起の変化について考察する。

口頭

三角格子反強磁性体CuCrO$$_{2}$$における磁気散漫散乱

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*

no journal, , 

二次元三角格子ハイゼンベルク反強磁性体(TLHA)は幾何学的フラストレーション系の典型例の一つであり、フラストレーションの効果によって非自明なスピン状態の出現が期待される。CuCrO$$_2$$はTLHAの一種であり、Cr$$^{3+}$$イオンのスピン($$S=3/2$$)が三角格子を形成する。スピンは反強磁性転移温度$$T_N$$=24K以下でほぼ120$$^{circ}$$構造のプロパースクリュー構造を形成する。反強磁性秩序相ではこれまで中性子非弾性散乱実験により古典的なスピン波励起の観測が報告されている。今回、我々は、通常のスピン波励起とは異なる磁気励起がないか探るため、J-PARCの中性子非弾性散乱装置AMATERASを用いて、CuCrO$$_2$$の単結晶試料に対する中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、$$T_N$$のやや低温から$$T_N$$より100K程度上の温度にわたり、運動量空間において、特徴的な強度分布を示す散漫散乱の存在を見いだした。本講演では、この散漫散乱の起源について、$$Z_2$$ vortexやスピン分子モデルを元に議論する。

口頭

三角格子反強磁性体CuCrO$$_2$$における低エネルギースピン揺らぎ

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 富安 啓輔*; 奥田 哲治*

no journal, , 

CuCrO$$_{2}$$は二次元三角格子ハイゼンベルク反強磁性体(TLHA)の一種であり、Cr$$^{3+}$$イオンのスピン($$S$$=3/2)が三角格子を形成する。スピンは反強磁性転移温度$$T_N$$=24K以下でほぼ120$$^{circ}$$構造のプロパースクリュー構造を形成する。最近、三角格子スピン面間に位置するCu$$^+$$イオンをAg$$^+$$イオンで置換することで、スピン揺らぎの二次元性が促進されると同時にスピン波とは異なる低エネルギー揺らぎが生じることが磁気比熱の研究によって報告された。我々はこの低エネルギースピン揺らぎの起源を調べるため、CuCrO$$_2$$とCu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$の粉末試料およびCuCrO$$_{2}$$の単結晶試料に対して、J-PARCのチョッパー分光器・アマテラスを用いて非弾性中性子散乱実験を行った。その結果、磁気比熱で観測されたスピン揺らぎと対応すると考えられる$$Q$$空間で特徴的な分布を示す散漫散乱を見出した。本講演では、この散漫散乱の温度変化等の詳細を示し、その起源について議論する。

口頭

La, Mn置換したSrTiO$$_3$$におけるフォノン異常と熱電特性

梶本 亮一; 中村 充孝; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 奥田 哲治*

no journal, , 

最近、ペロブスカイトTi酸化物SrTiO$$_3$$のSrをLaに、TiをMnにそれぞれ微量に置換すると熱伝導度が大きく抑えられることが見いだされた。興味深いことにこの熱伝導度の異常はLaとMnの双方を置換したときに初めて生じる。そのミクロスコピックな起源を調べるため、SrTiO$$_3$$およびそれにLa, Mn, LaとMnの両方をドープした試料の4種の粉末試料に対して、中性子非弾性散乱実験によりフォノンの測定を行った。実験はJ-PARC・MLFのBL01ビームラインに設置されているチョッパー型非弾性中性子散乱装置「四季」を用いて行った。その結果、15meVに見られる光学フォノンによるピークより低エネルギー側のフォノン強度に顕著に試料依存性が見られ、特に熱伝導度が最も低いSr$$_{0.95}$$La$$_{0.05}$$Ti$$_{0.98}$$Mn$$_{0.02}$$O$$_{3}$$試料で大きな強度の増大が見られた。これは$$Q$$=(1,1,1)近傍の音響フォノンに異常が生じている可能性がある。発表では高エネルギーのフォノンのデータと共に、これらのフォノンの異常が熱伝導度にどのように影響するか考察する。

口頭

モンテカルロ計算を用いたX線CT撮影による臓器被ばく線量の管電圧依存性

古場 裕介*; 松本 真之介*; 仲田 佳広*; 笠原 哲治*; 赤羽 恵一*; 奥田 保男*; 佐藤 薫; 高橋 史明; 吉武 貴康*; 長谷川 隆幸*; et al.

no journal, , 

日本国内におけるCT装置の数は多く、日本人のCT被ばく線量は世界的にも高いと考えられている。そのため、個々の患者における撮影条件や被ばく線量を適切に管理することが求められている。そこで、原子力機構では、大分県立看護科学大学、放射線医学総合研究所との共同研究において、CT撮影による被ばく線量評価システムWAZA-ARIの開発を進めている。平成27年1月より本格運用を開始した最新版のWAZA-ARIv2では、CT撮影における標準的な管電圧(120kV)の被ばく線量評価が可能である。一方、近年、放射線感受性の高い小児患者に対する撮影や画像コントラスト向上のための低管電圧撮影が増加しており、これらの撮影条件時の被ばく線量評価の必要性が増加している。そこで本研究では、低管電圧条件でのCT撮影により発生するX線特性を実測データに基づいてPHITSのusrsors.fファイル上に線源情報として定義し、臓器線量の管電圧依存性を調べた。本発表では、新たに評価した80kVの管電圧での撮影時に発生するX線のエネルギースペクトル及び臓器線量の特性について報告する。

口頭

粉末非弾性中性子散乱によるSrTiO$$_3$$のフォノンに対する元素置換効果

梶本 亮一; 中村 充孝; 菊地 龍弥; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 草原 彰吾*; 奥田 哲治*

no journal, , 

ペロブスカイトTi酸化物SrTiO$$_3$$のSrをLaに置換することで電子をドーピングすると良い熱電特性を示すことが報告されているが、最近、さらにTiを微量のMnで置換すると電気伝導を大きく変化させることなく熱伝導度が大きく抑えられ、その結果熱電特性が大幅に向上することが見出された。この熱伝導度の変化に対応するフォノンの異常の有無を調べるため、J-PARCのチョッパー型非弾性中性子散乱装置「四季」を用いて、SrTiO$$_3$$およびそれに微量のLaまたはMnまたはその両方を置換した粉末試料に対してフォノンスペクトルの測定を行った。その結果、LaとMnを両方置換した試料にのみ、低エネルギー領域にスペクトルの増大が見られ、熱伝導度の減少と対応していると考えられる。本発表ではこのスペクトルの変化を紹介し、その起源について議論する。

口頭

La, Mn置換したSrTiO$$_3$$の結晶構造解析

梶本 亮一; 中村 充孝; 社本 真一; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 奥田 哲治*

no journal, , 

最近、ペロブスカイトTi酸化物SrTiO$$_3$$のSrをLaに、TiをMnにそれぞれ微量置換すると熱伝導度が大きく抑えられることが見出された。その熱伝導の抑制は結晶構造、特に、局所構造の変化に対応している可能性がある。そこで、我々はSrTiO$$_3$$, SrTi$$_{0.98}$$Mn$$_{0.02}$$O$$_{3}$$, Sr$$_{0.95}$$La$$_{0.05}$$TiO$$_{3}$$, Sr$$_{0.95}$$La$$_{0.05}$$Ti$$_{0.98}$$Mn$$_{0.02}$$O$$_{3}$$の粉末試料に対して、J-PARCの中性子回折装置NOVAを用いて粉末中性子回折実験を行ない、その結晶構造を調べた。得られた粉末回折パターンをRietveld解析したところ、平均的な結晶構造には4つの試料で違いは見られなかった。一方、粉末回折パターンを対相関関数に変換して比較したところ、Ti-Oの結合長に相当する$$r$$=1.9${AA}$のピークに、Sr$$_{0.95}$$La$$_{0.05}$$Ti$$_{0.98}$$Mn$$_{0.02}$$O$$_{3}$$のみ$$r$$=2.1${AA}$付近にショルダー構造が見られた。この$$r$$位置はJahn-Teller歪みが生じるLaMnO$$_{3}$$中のMn$$^{3+}$$O$$_{6}$$八面体の長いMn-O結合長に近い値であり、今回の系でもLaとMnの共置換によってMnイオン周りにJahn-Teller歪みが生じている可能性が考えられる。

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