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Magnetic dispersion of the diagonal incommensurate phase in lightly doped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$低ドープ領域の斜め非整合相における磁気分散

松田 雅昌; 藤田 全基*; 脇本 秀一  ; Fernandez-Baca, J. A.*; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*

Matsuda, Masaaki; Fujita, Masaki*; Wakimoto, Shuichi; Fernandez-Baca, J. A.*; Tranquada, J. M.*; Yamada, Kazuyoshi*

銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つとして、電気伝導と磁性が密接に関係していることが挙げられる。超伝導発現機構の解明にはこの関係を明らかにすることが不可欠であり、実験,理論両面からの広範囲な研究が行われている。われわれは、絶縁体-超伝導体転移を起こす境界領域の絶縁体側のスピン相関(斜め非整合スピン相関)を詳細に理解するために、La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$低ホール濃度領域での中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、磁気分散が超伝導相で見られる砂時計型と同様であることを明らかにした。さらに、不足ドープ領域における磁気分散の低エネルギー部分での傾きが、絶縁相から超伝導相までほとんど変わらないことを明らかにした。これらの結果は、銅酸化物高温超伝導における磁性の役割を明らかにするうえで重要である。

We present inelastic neutron scattering experiments on a single-domain crystal of lightly-doped La$$_{1.96}$$Sr$$_{0.04}$$CuO$$_{4}$$. We find that the magnetic excitation spectrum in this insulating phase with a diagonal incommensurate spin modulation is remarkably similar to that in the superconducting regime, where the spin modulation is bond parallel. In particular, we find that the dispersion slope at low energy is essentially independent of doping and temperature over a significant range. The energy at which the excitations cross the commensurate antiferromagnetic wave vector increases roughly linearly with doping through the underdoped regime.

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分野:Physics, Multidisciplinary

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