Muon SR study in high-T(sub c) La(2-x-y)Sr(x)R(y)CuO4 (R = Pr, Nd, Eu) around x = 1/8

Abstract

Muon SR (Muon Spin Relaxation) experiment was carried out for the samples of La(1.6-x)R(0.4)Sr(x)CuO4, R (rare earth element) = Nd, Eu around x = 1/8 in order to clarify the relation between magnetic order and R-ion radius. In the figure of the results measured in zero fields at about 20 K, muon-spin coherent rotation cannot be seen in the R-free sample but can be seen in the Nd or Eu substituted samples. This indicates that the magnetic order is induced by the substitution of R elements and that the induced internal field at muon site is the same even for the substitution of different R elements. However, the temperature T(sub GE) where the muon spin relaxation function changes from Gaussian type to exponential type is much different for Nd or Eu substitution: T(sub GE) is 100 K for Nd and 30 K for Eu. Compared with the result of La(2-x)Ba(x)CuO4, the result of this muon SR experiment is concluded as follows. The substitution of Nd or Eu produces LTT (Low Temperature Tetragonal) phase at low temperature and Cu-spin magnetic order is formed around x = 1/8 in LTT phase at about 20 K. The different T(sub GE) for Nd or Eu substitution may come from different magnetism: Nd(3+) is magnetic ion but Eu(3+) is non-magnetic one.

磁気秩序とR(希土類元素)イオン半径の関係を明らかにするために、x=1/8近傍のLa(1.6-x)R(0.4)Sr(x)CuO4、R=Nd、Euの試料に対して、μSR(ミューオンスピン緩和)実験を行った。約20Kでゼロ磁場において測定した結果の図からは、Rを含まない試料ではμスピンコヒーレント回転が認められないが、NdまたはEuで置換した試料では、これが見られる。このことは、磁気秩序はR元素の置換によって誘起され、ミューオンサイトにおける誘起内部磁場は別のR元素で置換させても変わらないことを示している。しかし、ミューオンスピン緩和関数がガウス型から指数型に変化する温度であるT(sub GE)は、Nd置換とEu置換では大きく異なっており、Ndに対してはT(sub GE)=100K、Euに対しては30Kである。La(2-x)Ba(x)CuO4の結果と比べて、本μSR実験の結果を以下のように結論した。低温においてNdまたEuを置換すると、低温でLTT(低温正方晶)相が生成され、約20KでLTT相においてx=1/8近傍でCuスピン磁気秩序が形成される。NdまたはEuの置換に対してT(sub GE)が異なるのは、磁性が異なることに由来する。すなわち、Nd(3+)は磁気イオンであるが、Eu(3+)は非磁気イオンである。