Technical Report of ISSP Ser. A: Number 3160

Abstract

The magnetic and structural properties of (Li(x)Zn(1-x))V2O4 at low temperatures have been studied. The ground state of metallic LiV204 is not any magnetically ordered one although the susceptibility shows the Curie-Weiss behavior at high temperature. With substituting Zn for Li the spin-glass state appears as the ground state where x is greater than or equal to 0.1 and less than 0.9. On the other hand the insulating ZnV2O4 exhibits the cubic to tetragonal transition at 50 K, followed by antiferromagnetic order below 40 K. ZnV2O4 also shows the difference of the magnetic susceptibility between ZFC (Zero Field Cooling) and FC (Field cooling) curves below 95 K. This behavior suggests that the strong short-range correlation among spins develops far above the freezing temperature. These results indicate that (Li(x)Zn(1-x))V2O4 with the cubic spinel structure is a geometrically frustrated magnetic system.

低温における(Li(x)Zn(1-x))V2O4の磁気および構造特性を研究した。磁化率が高温においてCurie-Weiss挙動を示すが、金属性LiV2O4の基底状態は磁気的秩序状態ではない。LiをZnで置換すると、0.1≦x＜0.9の範囲内において基底状態としてスピングラス状態が現れる。他方で、絶縁性ZnV2O4は50Kで立方晶体から正方晶体へ遷移し、続いて40K以下では反強磁気的秩序となることを示した。ZnV2O4は95K以下でZFCおよびFC曲線の間の磁化率に差があることを示した。この挙動は、スピン間に強い短距離相関が凝固温度よりはるか上で発達することを示唆している。これらの結果は立方スピネル型構造を持った(Li(x)Zn(1-x))V2O4は幾何学的にフラストレーションを持った磁気系であることを示している。