Momentum dependence of charge excitations in YBaCuO and NdCeCuO

YBaCuO及びNdCeCuOにおける電荷励起の運動量依存性

石井 賢司

Ishii, Kenji

電荷ドープ量が最適濃度にある2つの高温超伝導体YBaCuO(YBCO)とNdCeCuO(NCCO)について、共鳴非弾性X線散乱による研究を行った。YBCOでは双晶のない試料を用いることで、モットギャップ間の励起をCuO鎖とCuO面とで区別して観測できた。CuO鎖の励起は鎖方向のブリルアンゾーン端で2eV付近に強度が集中するのに対し、CuO面内の励起はほとんど運動量依存性を示さなかった。さらに、モットギャップの大きさがCuO鎖ではCuO面よりも小さくなっていることがわかった。一方、NCCOでは、入射X線のエネルギーをバンド内励起が増大する条件に合わせることで、上部ハバードバンドでのバンド内励起を観測することができた。得られたバンド内励起の運動量依存性は二次元ハバードモデルの動的密度応答関数と類似している。

We have carried out resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) studies on two high-Tc superconductors at the optimal carrier concentration, YBaCuO (YBCO) and NdCeCuO (NCCO). Using a twin-free YBCO, we could successfully differentiate the Mott gap excitation in the CuO chain from that in the CuO plane, that is, the excitation in the chain is enhanced at 2 eV near the zone boundary of the chain direction, while the excitation in the plane is broad and almost independent of the momentum transfer. Furthremore we found that the Mott gap of the chain is smaller than that of the plane. In NCCO, we observed intraband excitation in the upper Hubbard band for the first time by tuning the incident energy of X-ray to the condition that the intraband is enhanced. The observed momentum dependence of the intraband excitation is similar to that of the dynamical density response function of the two-dimensional Hubbard model.