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 ...

層 状 マンガン 酸 化 物 単 結 晶 の 磁 場 誘 起 ステップ 転 移 の 外 場 効 果
Effect of external parameters on magnetic-field induced steplike transition of
bilayered manganite single-crystal
岩 手 大 ・ 工 大 和 義 昭 、 村 野 由 、 松 川 倫 明
Y. Yamato , Y. Murano , M.Matsukawa
Faculty of Engineering, Iwate University
東 北 大 ・ 金 研 小 山 佳 一 、 小 林 典 男
K.Koyama, N. Kobayashi
Institute for Materials Research, Tohoku University
物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 二 森 茂 樹
S.Nimori
National Institute for Materials Science
パリ 南 大 学 R.Suryanarayanan、A.Revcolevschi
National Institute for Materials Science DUniversité Paris-Sud, France
Abstract:
We report the effect of pressure and applied current on a magnetic-field induced lattice transformation of single
crystalline (La 0.4 Pr 0.6 ) 1.2 Sr1. 8 Mn 2 O 7 bilayered manganite, for our understandings of the ultrasharp nature of the field-induced
first-order transition from a paramagnetic insulator to a ferromagnetic metal phase. Application of the external parameters
suppresses a steplike transformation and causes a broad change in the magnetostriction. A delocalization of carriers is
promoted with the applied pressure and electric current, resulting in the suppressed steplike behavior. Our findings strongly
support that the step phenomenon is closely related to the existence of localized carriers such as the short-range
charge-ordered clusters.
Keywords: bilayered manganite, colossal magnetoresistance, colossal electroresistance
E-mail: matsukawa@iwate-u.ac.jp
1. はじめに
近 年 、 磁 場 誘 起 のメタ 磁 性 転 移 を 示 すマンガン 酸 化
物 系 において、 非 常 に 鋭 い 磁 化 のステップが 低 温 領 域
で 報 告 されている。このステップ 状 の 転 移 は、 高 温 領
域 で 観 測 されるブロードな 転 移 とは 定 性 的 に 異 なる。
この 起 源 については、 格 子 定 数 の 異 なる 電 荷 整 列 反 強
磁 性 絶 縁 相 と 強 磁 性 金 属 相 の 間 のマルテンサイト 変 態
によるものという 解 釈 がなされている。しかし、2 相
の 格 子 定 数 の 不 整 合 による 解 釈 のみでは、 説 明 できな
い 点 もある。
我 々は、このステップ 状 の 強 磁 性 金 属 転 移 の 起 源 を
探 るために、 磁 場 誘 起 型 絶 縁 体 ・ 金 属 転 移 を 示 す 層 状
マンガン 酸 化 物 単 結 晶 の 磁 歪 ・ 磁 化 及 び 磁 気 抵 抗 のス
テップ 現 象 の 研 究 を 行 っている。 今 年 度 は、ステップ
状 の 転 移 を 外 部 変 数 ( 圧 力 と 電 流 )の 関 数 として 研 究
を 実 施 した。また、 電 場 誘 起 巨 大 抵 抗 変 化 、
CER(Colossal Electroresistance) 効 果 の 研 究 も 行 った。
2. 実 験 方 法
(La 1-z Pr z ) 1.2 Sr 1.8 Mn 2 O 7 試 料 は、 南 パリ 大 学 で FZ 法
により 作 製 された 良 質 単 結 晶 であり、その 寸 法 は 2.8
×3.4mm 2 (ab 面 ) 及 び 1.0 mm(c 軸 )である。z=0.6 の 試 料
は 低 温 においても 常 磁 性 絶 縁 相 である。
磁 気 抵 抗 及 び 磁 歪 の 測 定 は、 直 流 四 端 子 法 及 び 歪 み
ゲージ 法 により、 東 北 大 金 研 ・ 強 磁 場 センター 及 び 物
質 ・ 材 料 研 究 機 構 の 超 伝 導 マグネットを 利 用 した。 磁
歪 の 圧 力 効 果 の 測 定 は、CuBe( 外 層 )と NiCrAl 合 金
( 内 層 )からなる2 層 式 セルを 用 いて 行 った。
3. 実 験 結 果 及 び 考 察
(La 0.4 Pr 0.6 ) 1.2 Sr 1.8 Mn 2 O 7 単 結 晶 の 低 温 での 磁 気 歪 み、
磁 化 及 び 磁 気 抵 抗 の 測 定 を 実 行 した。 磁 場 印 加 (H//c
軸 )とともに、5T 付 近 で 磁 場 誘 起 型 絶 縁 体 ・ 金 属 転 移
に 伴 う 急 激 な c 軸 方 向 の 試 料 の 収 縮 が 観 測 される。こ
のステップ 状 の 変 化 は、 高 温 領 域 (10K 以 上 )で 観 測
される 連 続 的 な 転 移 とは、 本 質 的 に 異 なる。 転 移 幅 は、
数 ミリテスラのオーダーであり、 臨 界 磁 場 の 0.1% 以 下
である。 次 に、 磁 歪 ステップの 圧 力 効 果 の 結 果 を 図 1
に 示 す。 圧 力 印 加 により、ステップ 状 の 振 る 舞 いは 抑
えられ、 高 温 側 で 観 測 されるブロードな 変 化 に 置 き 換
わる。この 結 果 は、 圧 力 効 果 が 強 磁 性 相 互 作 用 を 強 め
ることにより、ステップ 状 の 変 化 を 抑 制 したものと 考
えられる。また、 磁 場 中 冷 却 後 に 試 料 の 強 磁 性 転 移 は
促 進 されるが、ステップ 状 の 変 化 が 抑 制 されるという
以 前 の 結 果 と 一 致 している。
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