氏 名
学 位 専 攻 分 博 士 理 学
学 位 記 番 総 研 大 第
学 位 授 与 の 日 付 成 ６ 月 日
学 位 授 与 の 要 件 エ ネ 速 器 科 学 研 究 科 物 質 構 造 科 学 専 攻 学 位 規 則 第 ６ 条 第 該 当
学位論文題目
論文審査委員 主 査 教 授 大 季 哉 教 授 神 山 崇 教 授 伊 藤 晋 一 教 授 門 良 典
准 教 授 寛
教 授 石 垣 徹 茨 城 大 学
(別紙様式2) (Separate Form 2)
論 文 内 容 の 要 旨
Summary of thesis contents
ペ ロ ブ ス カ イ ト 構 造 を 有 す る 遷 移 金 属 酸 化 物 は 、 電 荷 、ス ピ ン 、格 子 の 間 の 強 い 相 関 に 起 因 し て 超 伝 導 や 巨 大 磁 気 抵 抗 な ど 、 多 様 で 興 味 深 い 物 性 を 示 す こ と が 知 ら れ て い る 。 RBaCo2O5+x（R: ラ ン タ ノ イ ド ま た はY） で 表 さ れ る ペ ロ ブ ス カ イ ト 型Co酸 化 物 は 、 絶 縁 体 — 金 属 転 移 や 巨 大 磁 気 抵 抗 な ど の 異 常 な 電 気 抵 抗 や 磁 性 を 示 す こ と か ら 、 そ の 起 源 を 解 明 す べ く 多 く の 研 究 が 行 わ れ て い る 。RBaCo2O5+xに お け る 絶 縁 体 — 金 属 転 移 は 、 温 度 、 圧 力 及 び ホ ー ル 添 加 に よ り 生 じ る 。Co3+が 3つ の ス ピ ン 状 態 、す な わ ち 、t2g 6eg 0（Low Spin state, LS）、t2g 5eg 1（Intermediate Spin state, IS）、t2g 4eg 2（High Spin state, HS） を と る こ と が 知 ら れ て お り 、 ス ピ ン 状 態 の 違 い が 絶 縁 体 — 金 属 転 移 転 移 に 大 き く 関 わ っ て い る こ と が 予 想 で き る 。 し か し 、 絶 縁 相 に お け る 結 晶 構 造 及 び 転 移 温 度 前 後 の ス ピ ン 状 態 が 決 定 さ れ て い な い 等 、 絶 縁 体 — 金 属 転 移 の メ カ ニ ズ ム は 明 ら か に さ れ て い な か っ た 。
本 研 究 は 、PrBaCo2O5+xに お け る 絶 縁 体 — 金 属 転 移 の 起 源 を 、 試 料 合 成 を 始 め と し て 、 高 分 解 能 中 性 子 回 折 （ 磁 気 構 造 解 析 を 含 む ）、X線 回 折 、 電 子 線 回 折 、X線 吸 収 分 光 、X線 光 電 子 分 光 、 比 熱 測 定 、 電 気 抵 抗 測 定 、 磁 化 測 定 を 駆 使 し て 解 明 す る こ と を 目 的 と し て 行 な わ れ た 。 本 論 文 は 、
Chap. I. Introduction Chap. II. Synthesis
Chap. III. Structural and Physical Properties （Structure Characterization, Specific Heat, Magnetic and Transport Properties, Electronic State） Chap. IV. Data Analysis & Discussion
Chap. V. Conclusion か ら 構 成 さ れ て い る 。
PrBaCo2O5.52に つ い て は 温 度 依 存 性 、PrBaCo2O5+x（x = 0.52, 0.54, 0.62, 0.64, 0.74） に つ い て ホ ー ル ド ー プ 効 果 を 解 析 し 、 下 記 の 理 解 が 得 ら れ た 。
1. 絶 縁 体 — 金 属 転 移 に お け る 温 度 依 存 性 、ホ ー ル 依 存 性 の ど ち ら に つ い て も 、Pmma（2ap
× 2ap ×2ap）か らPmmm（ap × 2ap ×2ap）へ 結 晶 構 造 が 転 移 す る こ と を 初 め て 明 ら か に し た 。 こ の 転 移 は 、 電 荷 秩 序 に よ り 生 じ る も の で は な く 、Co3+の ス ピ ン 状 態 転 移 に よ る も の で あ る こ と も 明 ら か に し た 。
2. Co3+の ス ピ ン 状 態 の 転 移 は 、LSか らIS状 態 ま た はHS状 態 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 HS状 態 に よ りeg軌 道 に 電 子 が 入 る こ と で 、 伝 導 電 子 の 軌 道 が 広 が り 、 伝 導 バ ン ド を 形 成 す る と 理 解 で き る 。 ま た 、 こ の ス ピ ン 状 態 転 移 は 、 温 度 依 存 性 、 ホ ー ル 依 存 性 に 共 通 し て い る 。
(別紙様式3) (Separate Form 3)
博 士 論 文 の 審 査 結 果 の 要 旨
Summary of the results of the doctoral thesis screening
本 論 文 に お い て は 、 複 雑 な 現 象 を 中 性 子 、 電 子 線 、X線 の デ ー タ を 丹 念 に 解 析 し 、 PrBaCo2O5+xに お け る 絶 縁 体 — 金 属 転 移 の 構 造 的 起 源 を 初 め て 明 ら か に す る こ と に 成 功 し た 。 本 研 究 の 成 果 は 、RBaCo2O5+xに お け る 絶 縁 体 — 金 属 転 移 メ カ ニ ズ ム の 一 般 的 理 解 に つ な が る も の と 思 わ れ る 。今 後 、Co酸 化 物 の 物 性 研 究 の 展 開 に 貢 献 す る 成 果 と な っ て お り 、 博 士 論 文 と し て 相 応 し い 内 容 と な っ て い る 。
予 備 審 査 お よ び 公 開 発 表 で は 英 語 で 口 頭 発 表 が 行 な わ れ 、PrBaCo2O5+xに お け る 絶 縁 体
— 金 属 転 移 の 何 が 明 ら か に な っ た の か と い う こ と に つ い て 、 明 瞭 な 説 明 が な さ れ た 。 質 疑 応 答 に も 的 確 に 回 答 し て お り 、 研 究 内 容 及 び 該 当 分 野 に つ い て 十 分 な 理 解 と 知 識 が あ る こ と あ る と 認 め ら れ た 。 学 位 論 文 は 英 語 で 執 筆 さ れ 、 発 表 も 英 語 で 行 な わ れ て お り 、 英 語 の 能 力 も 十 分 で あ る 。 審 査 時 点 に お い て 学 位 論 文 に 関 わ る 発 表 は 行 な わ れ て い な い が 、 別 な テ ー マ で の 学 会 発 表 や 論 文 発 表 は 行 な わ れ て お り 、 問 題 無 く 発 表 で き る と 思 わ れ る 。
以 上 よ り 、 審 査 員 全 員 一 致 で 、 博 士 論 文 本 審 査 合 格 と 判 定 し た 。
