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Mott gap excitations in twin-free YBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{7-delta}$$ ($$T_{c}$$ = 93 K) studied by resonant inelastic X-ray scattering

共鳴非弾性X線散乱による非双晶YBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{7-delta}$$($$T_{c}$$=93K)のモットギャップ励起の研究

石井 賢司; 筒井 健二*; 遠藤 康夫*; 遠山 貴己*; 葛下 かおり; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 前川 禎通*; 増井 孝彦*; 田島 節子*; 村上 洋一; 水木 純一郎

Ishii, Kenji; Tsutsui, Kenji*; Endo, Yasuo*; Toyama, Takami*; Kuzushita, Kaori; Inami, Toshiya; Owada, Kenji; Maekawa, Sadamichi*; Masui, Takahiko*; Tajima, Setsuko*; Murakami, Yoichi; Mizuki, Junichiro

共鳴非弾性X線散乱により最適ドープにある高温超伝導体YBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{7-delta}$$($$T_{c}$$=93K)の研究を行った。非双晶の結晶を用いることでab面内における異方的なスペクトルを観測することができた。一次元CuO鎖からの励起は$$b^{*}$$方向のゾーン端で2eVあたりに強度が増大するのに対し、1.5-4eVにあるCuO$$_2$$面からの励起は運動量にほとんど依存しない。一次元及び二次元ハバードモデルに基づく理論計算では、異なったクーロンエネルギーを取り入れることで、観測したスペクトルを再現することができる。CuO鎖のモットギャップの大きさはCuO$$_2$$面に比べて小さいことが明らかになった。

Mott gap excitations in the optimally doped high-$$T_{c}$$ superconductor YBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{7-delta}$$ ($$T_{c}$$ = 93 K) have been studied by the resonant inelastic X-ray scattering method. Anisotropic spectra in the $$ab$$-plane are observed in a twin-free crystal. The excitation from the one-dimensional CuO chain is enhanced at 2 eV near the zone boundary of the $$b^{*}$$ direction, while the excitation from the CuO$$_2$$ plane is broad at 1.5-4 eV and almost independent of the momentum transfer. Theoretical calculation based on the one-dimensional and two-dimensional Hubbard model reproduces the observed spectra when different values of the on-site Coulomb energy are assumed. The Mott gap of the CuO chain site is found to be much smaller than that of the CuO$$_2$$ plane site.

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パーセンタイル:81.25

分野:Physics, Multidisciplinary

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