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Gapless magnetic excitation in a heavily electron-doped antiferromagnetic phase of LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$

LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$の第二反強磁性母相におけるギャップレス磁気励起

玉造 博夢*; 平賀 晴弘*; 池内 和彦*; 飯村 壮史*; 村場 善行*; 中村 充孝; 佐賀山 基*; 山浦 淳一*; 村上 洋一*; 倉本 義夫*; 細野 秀雄*

Tamatsukuri, Hiromu*; Hiraka, Haruhiro*; Ikeuchi, Kazuhiko*; Iimura, Soshi*; Muraba, Yoshinori*; Nakamura, Mitsutaka; Sagayama, Hajime*; Yamaura, Junichi*; Murakami, Yoichi*; Kuramoto, Yoshio*; Hosono, Hideo*

中性子非弾性散乱実験によりLaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$の第二反強磁性母相におけるギャップレス磁気励起の研究を行った。実験の結果、他の鉄系超伝導の母物質とは異なり、LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$では磁気励起ギャップが4Kもの非常に低い温度においてもなお観測されないことを見出した。このギャップレス励起はab面内の擬等方性に起因するものと理解され、バンド計算による先行研究の結果と一致する。さらに、この相での磁気励起強度はノンドープのLaFeAsOに比べてはるかに強いこと、及び、常磁性相においてもなおLaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$の磁気励起が存在することを見出した本研究の実験結果は、本系において電子ドープが局在性を増強すると主張する最近の研究結果を強く支持する。

Magnetic excitations in a heavily electron-doped antiferromagnet, LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$, have been investigated using powder inelastic neutron scattering. Unlike other parent compounds of the iron-based superconductors, the magnetic excitation gap in LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$ was not detected down to the lowest measured temperature of 4 K. This result can be understood as a result of quasi-isotropy within the ab plane, which is consistent with the band calculation result that the $$d_{xy}$$ orbital plays the dominant role in the magnetism of LaFeAsO$$_{0.5}$$H$$_{0.5}$$. In addition, the intensities of the magnetic excitations in this phase are much stronger than those in nondoped LaFeAsO. Even in the paramagnetic phase, the magnetic excitation in LaFeAsO$$_{0.5}$$D$$_{0.5}$$ persists. These results corroborate recent studies showing that the electron doping enhances the localized nature in this system.

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