Charge-ordered state in single-crystalline CaFeO thin film studied by X-ray anomalous diffraction

X線異常分散効果を利用した単結晶薄膜CaFeOにおける電荷秩序状態の研究

赤尾 尚洋*; 東 勇介; 薄田 学; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 浜田 典昭*; 林 直顕*; 寺嶋 孝仁*; 高野 幹夫*

Akao, Tadahiro*; Azuma, Yusuke; Usuda, Manabu; Nishihata, Yasuo; Mizuki, Junichiro; Hamada, Noriaki*; Hayashi, Naoaki*; Terashima, Takahito*; Takano, Mikio*

X線異常分散効果を利用した実験とバンド理論計算を実験結果の解析手法として利用し、CaFeOの電荷分離状態の実態を議論した。これまでの実験では、電荷分離状態は290K以下でFeに2-siteが出現し、それぞれの価数が3価と5価に分離したと考えられていた。しかし、今回のわれわれの実験によりFeの3d電子の数は変化しないで、Fe-Oにおける3d-2p電子の混合状態が変わること、すなわち酸素2p状態にホールが局在した状態であることを示した。

X-ray anomalous diffraction, together with a band structure calculation, was employed to obtain a quantitative comprehension of the charge-ordering state in a single-crystalline CaFeO thin film. The experimental results show a characteristic energy dispersion of the near inhibited reflection at 150, implying Fe atoms split into two distinct states. The energy dispersion is in good agreement with the calculated spectrum based on LDA+U scheme. The calculation reveals an electronic configuration of the Fe 3d orbital follows a localization in the oxygen orbital surrounds one of the distinct Fe atoms.