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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

https://doi.org/10.1143/JPSJ.80.014711
 被引用回数：26 パーセンタイル：76.24(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

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

https://doi.org/10.1143/JPSJ.78.013604
 被引用回数：26 パーセンタイル：75.72(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。

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