(La1-xCaxO)Cu1-xNixSの電気的磁気的特性 の電気的磁気的特性 に対する構造欠陥の効果 Structural Defects Effect on Electric and magnetic properties of (La1-xCaxO)Cu1-xNixS 清水 智弘 智弘, , 小谷野 茂, 庄司 修, 佐藤 憲, 越前谷 剛 高橋 由美子, 由美子, 高瀬 浩一, 浩一, 高野 良紀, 良紀, 関沢 和子 はじめに オキシサルファイド(LaO)CuS ワイドギャップp型半導体 (La1-xCaxO)Cu1-xNixS x の増加 ρ – T : 半導体的振舞いから金属的振舞い 伝導帯 Cu 4s 3.1 eV 価電子帯 Cu 3d – S 3p 室温において強磁性を観測 Dietl et al. ワイドギャップ半導体が高いTcを得 るのに有利である 目的 本研究では構造欠陥が物性に与える影響を明 らかにするために, 従来通りの不定比化合物を 用いた試料 (system B) と不定比化合物を用いな い試料 (system A) を作成し, これらの試料の電 気抵抗率および磁化測定を行う. 結晶構造 (LaO)CuS layered structure LaO 層とCuS 層は c 軸方向に 交互積層. Cu : 4つの S 原子に 四面体的に O : 4つの La 原子に 取り囲まれる space group : P4/nmm tetragonal system 作製試料 サンプルは固相法により作製(全て多結晶体) 構造欠陥は不定比化合物により導入 stoichiometric samples : System A non-stoichiometric samples : System B (La1-xCaxO)Cu1-xNixS Cu, S, Ni, CaO Cu2S, NiS, CaO (La1-xCaxO)Cu1-xMnxS Cu2S, MnS, CaO ＊赤は不定比化合物 ＊La2O3, La2S3 は全ての試料に使用 ρ–T ρ–T M–H M–H M–T M–T effective moment 5.2 µΒ / Mn (Mn2+ = 5.8 µΒ / Mn) Curie –Weiss Law χ= C T −θP 1 1 θ = T− P C χ C C= m= Nm 2 3k B 3k BC N まとめ host crystal 電気抵抗率 : ρ ρ (system A) at R.T. ∼ 3×104 ρ (system B) 構造欠陥による キャリア注入 Ca, Ni co-doped samples 電気抵抗率 : ρ ρ (Ca, Ni system B) > ρ (Ca, Ni system B) 金属的振舞い 半導体的振舞い キャリア注入(ホール) ￨ρ | は x とともに減少 磁化 : M system A MA(Ca, Ni) = DC + PC system B MB(Ca, Ni) = DC + PC + FC x 0.03 0.07 M (300K) (emu / mol ) 5.12 0.052 µB/Niatom 13.4 0.054 µB/Niatom TC (K) 390 ρ (300K) (Ω cm) 2.70 (semiconductor) 420 0.16 (metal) M と Tc は x とともに増加 まとめ Ca, Mn co-doped samples 電気抵抗率 : ρ ρ (Ca, Mn system B) ρ (host, system B) at R.T. ∼ 4×103 磁性 MB(Ca, Mn) = DC + PC Mn 3d は 局在 有効磁気モーメントがフルモーメントに近い 5.2 µB / Mn (Mn2+ = 5.8 µB / Mn ) Mnドープによるキャリアの注入は行われていない 強磁性発現には, ワイドギャップp型半導体へ の, モーメントの導入とキャリアの導入及び構 造欠陥が重要. 欠陥が強磁性発現にどう関与するかは不明.
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