物質・材料研究機 共用基盤部門 強磁場共用ステーション 2008 年度 ...

(EDT-DSDTFVSDS) 2 MBr 4 の 巨 大 磁 気 抵 抗
Giant negative magnetoresistance of (EDT-DSDTFVSDS) 2 MBr 4
物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 薩 川 秀 隆 、 木 俣 基 、 原 田 淳 之 、 硲 香 織 、 寺 嶋 太 一 、 宇 治 進 也
Hidetaka Satsukawa, Motoi Kimata, Atsushi Harada, Kaori Hazama, Taichi Terashima, Shinya Uji
National Institute for Materials Science
大 阪 府 立 大 院 理 邵 向 鋒 、 林 寿 樹 、 杉 本 豊 成
Shao Xinagfeng, Toshiki Hayashi, Toyonari Sugimoto
Osaka Prefecture University
Abstract:
We performed magnetoresistance (MR) and magnetic torque measurements of (EDT-DSDTFVSDS) 2 MBr 4 (M=Fe, Ga)
to investigate the mechanism of negative magnetoresistance under low temperature. The magnetic field dependence of the
interlayer resistance for the FeBr 4 salt at 30 mK shows an anomaly at 1.8 T, which corresponds to the spin flop transition. A
striking feature is giant negative magnetoresistance at 30 mK, whose change amounts to three orders of magnitude. The
observation of the hysteresis loop up to 8 T suggests that the 3d spins are in the antiferromagnetic state, and then in
magnetically aligned paramagnetic state at higher fields. The saturation behavior in the resistance above 10 T, where the 3d
spins are probably fully aligned along the field, shows that the -d interaction plays a crucial role in the giant negative
magnetoresistance: the -d interaction causes a strong magnetic scattering in the electron transport below 10 T.
Keywords: molecular conductor, -d interaction, negative magnetoresistance
E-mail: SATSUKAWA.Hidetaka@nims.go.jp
1. はじめに
(EDT-DSDTFVSDS) 2 MBr 4 は、EDT-DSDTFVSDS と 略
称 される 有 機 分 子 (Fig. 1)と 磁 性 陰 イオン FeBr - 4 、もし
くは 非 磁 性 陰 イオン GaBr - 4 が 2:1 で 組 成 した 電 荷 移 動
錯 体 である。ドナー 分 子 EDT-DSDTFVSDS は 左 右 非 対
称 な 分 子 で、 分 子 構 造 から、 強 い-d 相 互 作 用 を 持 ち、
d-d 相 互 作 用 が 弱 いことが 予 想 される。 実 際 の 計 算 か
ら 得 られた-d 相 互 作 用 (J -d )、d-d 相 互 作 用 の 強 さ(J d-d )
は、それぞれ、15.2 K、0.2 K である。FeBr 4 塩 は、13.2
K で、GaBr 4 塩 は 13.8 K 付 近 で 金 属 - 半 導 体 転 移 を 起
こすことが 知 られている。この 半 導 体 転 移 のメカニズ
ムはまだ 明 らかになっていないが、この 塩 は、3/4 filled
塩 であること、また、EDT-DSDTFVSDS 分 子 の 二 量 体
化 が 観 測 されていないことから、 電 荷 整 列 によるもの
であると 考 えられる。さらに 低 温 では、 比 熱 測 定 から
3.3 K で 3d スピンが 反 強 磁 性 転 移 を 起 こすこと、 磁 化
測 定 では、 磁 場 容 易 軸 が c 軸 で、1.8 T 付 近 でスピンフ
ロップ 転 移 を 観 測 した。また、4.2 K から 0.7 K までの
磁 気 抵 抗 が 測 定 されており、 巨 大 な 負 の 磁 気 抵 抗 が 報
告 されている。 我 々は、この 巨 大 な 負 の 磁 気 抵 抗 のメ
カニズムを 調 べるため、より 強 磁 場 、 低 温 で 磁 気 抵 抗
と 磁 気 トルク 測 定 を 行 った。
2. 実 験 方 法
(EDT-DSDTFVSDS) 2 FeBr 4 、GaBr 4 塩 の 単 結 晶 試 料 は、
通 常 の 電 気 分 解 法 で 得 られている。 電 気 抵 抗 測 定 は、
ロックイン 増 幅 器 を 用 いた 四 端 子 法 で 測 定 している。4
本 の 10m の 金 線 を、b 軸 方 向 ( 伝 導 方 向 )に 沿 って
取 り 付 けた。 測 定 は、 希 釈 冷 凍 機 を 用 いて、30 mK か
ら 300 K の 温 度 域 で 測 定 した。マイクロカンチレバー
(SII PRC400)を 用 いた 磁 気 トルクの 角 度 、 磁 場 依 存 性
は、1.5 K で 測 定 している。 外 部 磁 場 は、 最 大 17.5 T
まで 印 加 した。
3. 実 験 結 果 と 考 察
図 2 に FeBr 4 塩 の 磁 気 抵 抗 の 結 果 を 示 す。 外 部 磁 場 は、
磁 化 容 易 軸 である c 軸 方 向 に 印 加 している。T~30 mK
では 3 桁 以 上 減 少 する 巨 大 な 負 の 磁 気 抵 抗 を 観 測 した。
1.8 T 付 近 で、 磁 気 抵 抗 に 異 常 が 見 られた。この 磁 場 で
スピンフロップ 転 移 が 観 測 されていることから、この
Fig.1 molecular structure of EDT-DSDTFVSDS
Fig.2 The magnetoresistance of FeBr 4 salt.
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