Periodic hole structure in a spin-chain ladder material SrCuO

スピンチェーン/ラダー系物質SrCuOにおけるホールの周期構造

福田 竜生  ; 水木 純一郎; 松田 雅昌

Fukuda, Tatsuo; Mizuki, Junichiro; Matsuda, Masaaki

Cuスピンのつくるchain及びladder構造を共に持つSrCuOは、そのchain構造の中にはホールがドープされ、Zhang-Rice singletとなって周期構造をつくっていることが知られている。その周期構造には主に2種類の構造モデルが考えられるが、シンクロトロンX線回折による結晶歪みの測定ではchain構造の4倍周期、中性子非弾性散乱によるスピン波の測定ではchain構造の5倍周期と、測定手法によって結果が異なっていた。われわれは、この実験手法によるホールの周期の違いは、それぞれの実験プローブによる試料の測定領域の違いからきているのではないかと考え、より試料全体を測定できる高エネルギーX線によるシンクロトロンX線回折実験を行った。その結果は、中性子散乱によるものと同じくchain構造の5倍周期になっていることがわかり、さらに、構造モデルを仮定したX線回折強度計算によって、実験結果をほぼ再現できることも確認できた。

High-energy synchrotron X-ray diffraction measurements were carried out on a single crystal of SrCuO, and we found that the lattice distortion has not but times the periodicity of the chain structure along (II chain axis) direction at low temperature. These satellite peaks decreased in intensity with increasing temperature. These observations were interpreted properly in terms of a hole ordering model involving the dimerized state of two Cu ions and a Cu ion on a Zhang-Rice singlet site in the CuO chains. These features were clearly observed by using high-energy X-rays (53.789 keV), while the superlattice peak intensity varied drastically with very little sample surface treatment in the case of low-energy X-ray experiments (15.498 keV).