LaCoO3におけるCo3+スピン状態の強磁場物性による研究 ―磁場誘起スピン転移と元素置換効果―

摘要

LaCoO3では，低温で非磁性状態にあるCo3+イオンが，温度上昇と共に磁性スピン状態に励起されることが知られているが，その磁性スピン状態が不明である．本研究では，強磁場により低温における磁場誘起のスピン転移を明らかにし，その結果からLaCoO3のスピン転移について，以下の描像を得た．最低温度ですべて非磁性（S=0）であるCo3+イオンは，温度上昇と共に30K近傍で約15%のCoイオンが高スピン状態（S=2）由来の3重項に転移をし，さらに100K近傍で残りのCoイオンが中間スピン状態（S=1）へ転移をする．高温における非一様なスピン状態は高スピン状態間の強い反発力に起因する．さらにLaCoO3の元素置換効果により，磁性スピン状態の励起エネルギーを決める要因，及び，ホール導入によるスピンポーラロン形成を明らかにした．一方で，本研究ではLaCoO3の強磁場中磁歪を明らかにし，強磁性を示すLa1-xSrxCoO3では，磁歪を通して磁場による双晶制御が可能であるという工学的展開の可能性を示した．