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三元系化合物Ln2Co12P7の強磁性-反強磁性転移
～遍歴と局在のスピンコラボレーション～
物理システム工学専攻 博士前期課程1年 香取研究室 渡辺悠介
Introduction
遍歴電子磁性体
伝導電子が磁性を担う磁性体
特に磁石につくもの
→遍歴電子強磁性体
O
Ln
Co
As
LnCoAsO
Ln2Co12P7の構造と物性（Ln = ランタノイド）
Lnが二次元CoAs層に挟まれている
LaCoAsO
2
12
8
6
4
8
2
4
0
0
100
200
T (K)
4
2
矛盾？
系の特徴としてCo
の磁気モーメント
が強磁性転移
M ( mB / f.u.)
三次元ネットワーク
にLnが囲まれている
Co
磁化が0になる反強磁性
でなくフェリ磁性のはず
Nd2Co12P7
7
6
0T
0.1 T
0.2 T
0.5 T
1T
5
100
200
T (K)
300
0
強磁性反強磁性転移
20
40
60
T (K)
2T
4T
6T
8T
10 T
14 T
80
磁気抵抗効果
目的
• Ln2Co12P7の低温での磁性を明らかにする。
• Nd2Co12P7の強磁性-反強磁性転移の磁気構造と磁性の矛
盾を解明する。
強磁性-反強磁性転移
の詳細は不明
強磁性反強磁性転移
TN
以上から…
遍歴電子強磁性＋局在電子磁気モーメント
→強磁性-反強磁性転移？
その他のLn2Co12P7でも強磁性-反強磁性転移が起きる？
7.32 µB - 2 µB = 5.32 µB
T (K)
8
4
0
0
0
300
9
日本物理学会2011秋季大会22pPSA-9
Nd
Co
P
2
12
7
Nd
Co
の磁気構造
Nd
H = 55, 50, 40, 30,
20, 15, 10, 8,
5, 3, 1 kOe
1
NdCoAsO
1
NdCoAsO
3
遍歴電子
強磁性
CoP4四面体 CoP5五面体
TC
-3
16
A. McGuire et al., PRB 81, 104405 (2010).
5
2
M ( 10 emu / mol )
H = 0, 1, 5,
10, 50 kOe
10
( 10 mol / emu )
Intensity
20
-1
Nd2Co12P7
(100)
T (K)
中性子回折測定
P
中性子回折測定
c
Co
Ln
CoAs4四面体
r ( 10 W cm )
遍歴電子強磁性体に局在電子磁気
モーメントを入れると何が起きる？
M ( 10 emu / mol )
磁性を担う電子がイオン上
に束縛されている磁性体
似た現象が他の物質でも…
3
局在電子磁性体
M. Reehuis et al., J. Alloys Comp. 261, 1 (1997).
Experiment
試料合成
物性測定
• Ln2Co12P7の粉末試料(固相反応法)
原料を混ぜ、1000℃で10時間、1150℃で12時間焼成
• Nd2Co12P7の単結晶試料(Snフラックス法)
原料とスズを混ぜ、760℃で7日間焼成
• 粉末X線回折測定 (Cu Kα線) で試料の相同定
• VSM （MagLabVSM）及びMPMSによる磁化測定
• 非破壊型パルスマグネットによる強磁場磁化測定
Result and Discussion
Nd2Co12P7の磁性
4
0
0
MS
100
200
T(K)
遍歴電子強磁性
0
2.0
12
1.0
150 K
153 K
156 K
0.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
H(T)
40
H = 1, 5, 10, 15,
20, 25, 30,
40, 50 kOe
30
8
20
4
10
2 K, 5 T でCoの磁気
モーメントが3.47 µB
強磁場下で4 µB くらい？
0
0
10
0
50 100 150 200 250
T(K)
強磁性-反強磁性転移
M ( mB / f.u. )
25
3.0
16
M ( 10 emu / mol )
8
2K
40 K
80 K
120 K
3
12
50
M ( mB / f.u. )
3
10 kOe FC
1 kOe FC
1 kOe ZFC
4.0
強磁場磁化過程
H / M ( mol Oe / emu )
16
H / M ( mol Oe / emu )
M ( 10 emu / mol )
Y2Co12P7の磁性
8
6
4
B
2
0
0
B
20
40
H(T)
60
• Ndの磁気モーメントが2 µB 程度
• c軸方向でメタ磁性転移
→先行研究の磁気構造は正しそう
Summary
今後の展望
• Ln2Co12P7 ( Ln = Y, Ce~Dy )を合成、磁性を明らかにした(今回は省略)
• Nd2Co12P7で見られた強磁性-反強磁性転移についてNdの磁気モーメン
強磁性-反強磁性転移が起きる物質をデザインしたい！
トが2 µB程度であることが分かった