Resonant inelastic X-ray scattering spectrum in Hubbard ladder

ハバード梯子系の共鳴非弾性X線散乱スペクトル

筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通*

Tsutsui, Kenji; Toyama, Takami*; Maekawa, Sadamichi*

梯子格子の共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルの計算を、内殻ホールの軌道を含めた28サイトのハバード梯子格子模型に対する数値的厳密対角化法を用いて行った。その結果、ホールを少量ドープした場合、RIXSスペクトルはほとんど変化せず絶縁体の波数依存性が残り、二次元系の場合と対照的であることがわかった。二次元系の場合はホールによって反強磁性に並んだスピン配置が急激に壊されるのに対し、梯子格子系では、それぞれの横桟で組んだスピン一重項状態が、ドープに対しそのまま残るためと考えられる。以上より実験においてRIXSスペクトルのドーピング効果を調べることにより、ホール対の束縛状態に関する情報が得られると考えられる。

We examine theoretically the resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) in ladder system by using the exact diagonalization techniques on the single-band Hubbard ladder model. We calculate the RIXS spectrum for each momentum transfer along the leg and the rung directions, and find that the spectral feature is similar to that of the two-dimensional (2D) case. However, in contrast to the hole-doped 2D case, the momentum dependence of the RIXS for the Mott gap excitation unchanges upon doping in the ladder. We consider that the spectral feature upon doping in the ladder comes from the fact that the spin state around holes remains forming the local singlets along the rungs. The result suggests that the RIXS can provide an opportunity for revealing the hole-pairing of the ladder system.