Resonant inelastic X-ray scattering at Ba-L edge in BaTiO

BaTiOのBa-L X線非弾性共鳴散乱

吉井 賢資  ; Jarrige, I.; 松村 大樹   ; 西畑 保雄; 鈴木 知史 ; 伊藤 嘉昭*; 向山 毅*; 栃尾 達紀*; 篠塚 寛志*; 福島 整*

Yoshii, Kenji; Jarrige, I.; Matsumura, Daiju; Nishihata, Yasuo; Suzuki, Chikashi; Ito, Yoshiaki*; Mukoyama, Takeshi*; Tochio, Tatsunori*; Shinotsuka, Hiroshi*; Fukushima, Sei*

強誘電体BaTiOのBa-L吸収端における共鳴非弾性X線散乱測定をSPring-8ビームラインBL15XUで行った。まず、非弾性散乱X線の一つBa-L線に分光器のエネルギーを合わせ、誘電性を示さないBaSOを対照物質としてBa-5d吸収スペクトルを測定したところ、BaTiOのスペクトルは幅が太いことがわかった。分子軌道計算を行ったところ、Ba-5d軌道とO-3p軌道が共有結合的な性質を有し、エネルギーバンドを作っていることがわかった。BaTiOの強誘電性はTi-Oの共有結合性による原子変位がその起源とされているが、この実験事実はBa-Oの共有結合も重要であることを示唆する。また、Ba-L非弾性X線スペクトルを吸収端近傍で測定したところ、Ba-5d軌道は上述の通り酸素とバンドを作っているものの、局在的であることを示すデータが得られた。この測定により、非占有状態の局在性の指標に関する情報が得られること、また、考えられる幾つかの応用についても議論する。

Resonant X-ray inelastic scattering experiments have been performed at the Ba-L edge in ferroelectric BaTiO using synchrotron radiation at the BL15XU of SPring-8. An X-ray absorption spectrum of this material was found to be broader than non-ferroelectric BaSO. Molecular orbital calculations showed the formation of Ba-O bands in BaTiO, suggesting an important role of the Ba-O hybridization in the ferroelectric transition of this material. X-ray emission spectra at the edge showed a localized character of Ba-5d orbitals in BaTiO in spite of the hybridization with O-3p. A few possible applications of the measurement will be also discussed.