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Magnetic excitations in overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

過剰ドープしたLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の磁気励起

脇本 秀一  ; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Swainson, I.*; Birgeneau, R. J.*

Wakimoto, Shuichi; Yamada, Kazuyoshi*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Swainson, I.*; Birgeneau, R. J.*

過剰ドープしたLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$(0.25$$leq$$x$$leq$$0.30)の磁気励起を、三軸型分光器と飛行時間解析型分光器の両方を用いて、中性子散乱により調べた。三軸分光器を用いた低エネルギー領域($$omega$$$$leq$$10$$sim$$meV)の実験結果から、超伝導を示す試料($$x=0.25$$, 0.27, 0.28)の磁気励起スペクトルは$$omega$$=6$$sim$$meV付近に極大を持ち、その極大値がドープ量の増加に伴って超伝導転移温度${it T$_{rm c}$}$の低下に比例して減少することが示された。さらに、磁気散乱は$$x=0.30$$において、超伝導と同時に消滅することがわかった。飛行時間分光器を用いた$$x=0.25$$$$0.30$$の試料の高エネルギー領域の測定では、20$$leq$$$$omega$$$$leq$$80$$sim$$meVにおいて磁気散乱が非常に弱まっていることが示された。これはストライプ的磁気秩序が実現しているLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$の結果と非常に対照的であり、過剰ドープ試料では全エネルギー領域で磁気散乱が弱まっていることを表している。これらの結果は高温超伝導と格子非整合なスピン揺らぎが協力的に直接関係していることの証拠となる。

Spin excitations of overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ ($$0.25 leq x leq 0.30$$) have been studied by neutron scattering utilizing triple-axis and time-of-flight spectrometers. Low-energy excitation spectra ($$omega leq 10$$ $$sim$$meV) for all of the superconducting samples show a maximum around $$omega = 6$$ meV with a maximum value of dynamic spin susceptibility $$chi''(omega)$$ that decreases linearly with ${it T$_{rm c}$}$ as doping increases. The magnetic scattering cross section finally disappears at $$x=0.30$$, coincident with the disappearance of bulk superconductivity. Time-of-flight measurements for $$x=0.25$$ and $$0.30$$ shows markedly suppressed magnetic scattering intensities at intermediate energies (20$$leq$$$$omega$$$$leq$$80$$sim$$meV) in contrast to those of the stripe-ordered La$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$. These facts imply a cooperative correlation between the dynamic incommensurate state and the superconductivity.

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分野:Physics, Applied

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