Muon SR study on ladder compound La3Sr3Ca8Cu24O41

Abstract

In order to elucidate the magnetic properties of the low temperature phase observed by specific heat, muon SR (Spin Relaxation) measurement has been performed on single crystal of Sr(2.5)Ca(11.5)Cu24O41 (Ca(11.5)) last year. As a reference sample, muon SR measurement has also been performed on single crystal of La3Sr3Ca8Cu24O41 (La3). The time spectra were obtained under Zero Field (ZF) at 9.1, 5.0, 3.5, and 2.8 K. By comparing the time spectra of Ca(11.5) with that of La3, both features at low temperature are substantially different with each other. The time evolution of the asymmetry in Ca(11.5) indicates clearly the occurrence of magnetic long range order, but the sign of any long range order could not be observed in La3. The time spectra of La3 were shown under Longitudinal Fields (LFs) at 3,200, 1,600 and 800 G. The La3 system was gradually relaxed in all time range even under an applied high magnetic field of 3,200 G. Antiferromagnetic ordering seems to be destroyed by the introduction of holes in La3 in which the hole carrier is doped in the chain site by the substitution of Sr for La. Comparing the experimental results including ZF and LF muon SR of Ca(11.5) with that of La3, the time evolution of the asymmetry is markedly different. Magnetic moments in La3 are disordered at least in short range below 5.0 K, but they are static below T(sub N) in Ca(11.5) and exhibit magnetic ordering consistent with the neutron scattering results.

Sr(2.5)Ca(11.5)Cu24O41(Ca(11.5))単結晶に対して、比熱によって観測した低温相の磁気的性質を明らかにするために、昨年にμSR(ミューオンスピン緩和)測定が行われた。参照試料として、La3Sr3Ca8Cu24O41(La3)単結晶のμSR測定も行った。9.1、5.0、3.5および2.8K、ゼロ磁場(ZF)での時間スペクトルを得た。Ca(11.5)とLa3の時間スペクトルを比較することにより、低温での両特徴はお互いに本質的に異なり、Ca(11.5)の非対称性の時間発展は長距離磁気秩序の出現を明らかに示すが、La3においては観測されなかった。3,200、1,600および800Gでの縦磁場(LF)下におけるLa3の時間スペクトルを示し、この系は3,200Gの印加磁場下でも全ての時間範囲で徐々に緩和した。LaのSr置換により鎖サイトに正孔キャリアをドーピングし、La3に正孔を導入したことにより、反強磁性秩序が破壊されるようである。Ca(11.5)とLa3のZF-とLF-μSRなどの実験結果を比較すると、非対称性の時間発展は著しく異なった。La3の磁気モーメントは少なくとも5.0K以下の短距離で無秩序化されるが、Ca(11.5)ではT(sub N)以下で静的であり、磁気秩序を形成する。このことは中性子散乱の結果とも一致した。