Phonon spectra of PrFeAsO via inelastic X-ray scattering

非弾性X線散乱によるPrFeAsOのフォノンの研究

福田 竜生  ; Baron, A. Q. R.*; 中村 博樹  ; 社本 真一  ; 石角 元志; 町田 昌彦  ; 内山 裕士*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; 水木 純一郎; 新井 正敏; 永崎 洋*

Fukuda, Tatsuo; Baron, A. Q. R.*; Nakamura, Hiroki; Shamoto, Shinichi; Ishikado, Motoyuki; Machida, Masahiko; Uchiyama, Hiroshi*; Iyo, Akira*; Kito, Hijiri*; Mizuki, Junichiro; Arai, Masatoshi; Eisaki, Hiroshi*

高分解能非共鳴X線非弾性散乱法及び第一原理計算により、PrFeAsOのフォノンを調べた。ドープ量及び温度変化の測定の結果、小さな変化が存在することがわかった。しかしそれ以上に非常に大きな不一致が、測定結果と第一原理計算結果との間に見られることがわかった。この不一致は、鉄原子の磁気モーメントの秩序を取り入れることで改善するが、対応する磁気秩序を示す物質のT以下の測定との不一致でさえ大きく残っている。われわれは第一原理計算結果を修正する幾つかのモデルを考えたが、最も良く実験結果を説明できるものは、鉄原子と砒素原子間の相関をFeAs面内方向のみ弱めたモデルであった。第一原理計算の不完全性は、磁気揺らぎを取り入れることで一部説明できるが、われわれの測定した不一致を考えると、完全ではないように思われる。

We have investigated phonons of PrFeAsO using high-resolution inelastic X-ray scattering and calculations. Extensive measurements show that there are some changes in phonon spectra with temperature and/or doping. However, we compare our data with several calculations and find that the experimentally observed changes are much smaller than differences between the experiment. data and the calculations. Agreement is improved if magnetism is included in the calculations. However, still in disagreement even in the parent sample below T. We consider several modifications of the calculations. The best agreement is obtained from modifying the nonmagnetic calculation. by softening only the in-plane nearest-neighbor Fe-As force constant. Fluctuating magnetism may be a partial explanation for the failure of the calculations, but seems incomplete in the face of the similarity of the measured phonon response in all the systems investigated including those known to have static magnetism.