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Ni-impurity effect in high-$$T_c$$ cuprates studied by neutron scattering and XAFS spectroscopy

銅酸化物高温超伝導体におけるNi添加効果の中性子回折とX線吸収分光による研究

平賀 晴弘*; 脇本 秀一  ; 松田 雅昌; 松村 大樹   ; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 山田 和芳*

Hiraka, Haruhiro*; Wakimoto, Shuichi; Matsuda, Masaaki; Matsumura, Daiju; Nishihata, Yasuo; Mizuki, Junichiro; Yamada, Kazuyoshi*

La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$Cu$$_{1-y}$$Ni$$_{y}$$O$$_{4}$$に対して中性子回折実験を行い、スピングラス状態に見られる対角スピン密度波と同様、超伝導状態に見られる平行スピン密度波もNiのドープに影響されやすいことが判明した。Niの置換は伝道に寄与するホールを減少させる効果が示唆される。偏光X線吸収分光においては、2種類のNiの価電子状態を発見した。これはホールがNi近傍に束縛されていることとともに、Niの有効スピン状態1/2を強く示唆するものである。よって、Niの電荷添加物としての効果はSrドープ量より大きくなったときに初めて実現されるものと考えられる。

Neutron scattering experiments using La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$Cu$$_{1-y}$$Ni$$_{y}$$O$$_{4}$$ clarified that the parallel spin-density modulations (SDMs) in the superconducting phase are susceptible to Ni, in the same way as the diagonal SDMs in the insulating spin-glass phase. Ni substitution reduces the mobile hole concentration from $$x$$ down to $$x$$ - $$y$$. Polarized XAFS measurements using Ni $$K$$-edge probe two types of Ni valence states; Ni$$^{2+}$$ and Ni$$^{2+alpha}$$. It indicates that a strong hole localization occurs around Ni, resulting in an effective spin-$$frac{1}{2}$$ value at Ni sites. Therefore, a charge impurity nature of Ni is most likely realized when $$x$$ $$ge$$ $$y$$.

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分野:Chemistry, Multidisciplinary

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