Orbital excitations in LaMnO studied by resonant inelastic X-ray scattering

共鳴非弾性X線散乱を用いたLaMnOにおける軌道励起の研究

稲見 俊哉; 福田 竜生  ; 水木 純一郎; 石原 純夫*; 近藤 浩*; 中尾 裕則*; 松村 武*; 廣田 和馬*; 村上 洋一*; 前川 禎通*; 遠藤 康夫*

Inami, Toshiya; Fukuda, Tatsuo; Mizuki, Junichiro; Ishihara, Sumio*; Kondo, Hiroshi*; Nakao, Hironori*; Matsumura, Takeshi*; Hirota, Kazuma*; Murakami, Yoichi*; Maekawa, Sadamichi*; Endo, Yasuo*

軌道整列したマンガン酸化物LaMnOを共鳴非弾性X線散乱で研究した。入射X線のエネルギーをMnのK吸収端近傍に持って行くと、スペクトルに3つのピークが現われ、その励起エネルギーは2.5eVと8eV,11eVであった。8eVと11eVのピークは、それぞれ、酸素の2pバンドからマンガンの3dと4s/4pバンドへの遷移と考えられる。一方、2.5eVのピークはモットギャップ間の軌道励起と考えられ、これは、との軌道対称性を持つ下部ハバードバンドからと の軌道対称性を持つ上部ハバードバンドへの電子励起である。この2.5eVの励起の弱い分散関係と特徴的な方位角依存性は軌道縮重と電子相関を考慮した理論でよく再現された。

We report resonant inelastic x-ray scattering experiments of the orbitally ordered manganite LaMnO. When incident photon energy is tuned near the Mn absorption edge, the spectra reveal three features at 2.5 eV, 8 eV and 11 eV. The 8 eV and 11 eV peaks are ascribed to transitions from the O 2 bands to the empty Mn 3 and / bands, respectively. On the other hand, the 2.5 eV peak is considered an orbital excitation across the Mott gap, an electron excitation from the effective lower Hubbard band with the and orbital characters to the upper Hubbard band with the and ones. The weak dispersion and characteristic azimuthal angle dependence of this excitation are well reproduced by a theory which includes orbital degeneracy and strong electron correlation.