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Disappearance of antiferromagnetic spin excitations in overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

高温超伝導体La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の過剰ドープ領域における反強磁性磁気励起の消失

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

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

高温超伝導体La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の過剰ドープ領域における試料($$x=0.25$$, 0.30)の磁気励起を100meV付近まで、中性子飛行時間分光法を用いて調べた。反強磁性ブリルアンゾーンにおいて積分した中性子散乱強度を過剰ドープ試料とLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$について比較した結果、20meVから80meVのエネルギー領域における磁気散乱は過剰ドープにより減少し、$$x=0.30$$で超伝導と同時に消失することを発見した。この結果は(揺らぎを伴った)反強磁性領域の減少により説明でき、超伝導と反強磁性の強調関係を示している。またこれまで長く議論されてきた銅酸化物超伝導体の格子非整合磁気励起の起源について、フェルミ面ネスティングによる準粒子の励起によるモデルと、残留反強磁性相関によるモデルでは、後者が確からしいという重要な洞察を与える。

Magnetic excitations for energies up to $$sim100$$ meV are studied for over-doped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$ with $$x=0.25$$ and $$0.30$$, using time-of-flight neutron spectroscopy. Comparison of spectra integrated over the width of an antiferromagnetic Brillouin zone demonstrates that the magnetic scattering at intermediate energies,$$20 leq omega leq 100$$ meV, progressively decreases with over-doping. This strongly suggests that the magnetism is not related to Fermi surface nesting, but rather is associated with a decreasing volume fraction of (probably fluctuating) antiferromagnetic bubbles.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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