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Resonant inelastic X-ray scattering study of charge excitations in superconducting and nonsuperconducting PrFeAsO$$_{1-y}$$

超伝導と非超伝導のPrFeAsO$$_{1-y}$$における電荷励起の共鳴非弾性X線散乱研究

Jarrige, I.*; 野村 拓司; 石井 賢司; Gretarsson, H.*; Kim, Y.-J.*; Kim, J.*; Upton, M.*; Casa, D.*; Gog, T.*; 石角 元志*; 福田 竜生; 吉田 雅洋*; Hill, J. P.*; Liu, X.*; 平岡 望*; Tsuei, K. D.*; 社本 真一

Jarrige, I.*; Nomura, Takuji; Ishii, Kenji; Gretarsson, H.*; Kim, Y.-J.*; Kim, J.*; Upton, M.*; Casa, D.*; Gog, T.*; Ishikado, Motoyuki*; Fukuda, Tatsuo; Yoshida, Masahiro*; Hill, J. P.*; Liu, X.*; Hiraoka, Nozomu*; Tsuei, K. D.*; Shamoto, Shinichi

鉄系高温超伝導体PrFeAsO$$_{0.7}$$とその親物質であるPrFeAsOに対して、運動量分解した共鳴非弾性X線散乱を初めて観測した。主な結果は次の2点である。まず、第一に、16バンドの$$dp$$模型を用いて、低エネルギーの励起が$$xz$$, $$yz$$軌道の特性を有する$$dd$$バンド内遷移に支配されていることを示し、電子相関に強く依存していることを示す。これによって、クーロン斥力$$U$$とフント結合$$J$$を見積もることができる。特に軌道依存した電子相関における$$J$$の果たす役割が明らかとなる。第二に、短距離の反強磁性相関が$$Gamma$$点での励起の説明には不可欠であることから、超伝導状態においてもそれが存在することが示される。

We report the first observation by momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering of charge excitations in an iron-based superconductor and its parent compound, PrFeAsO$$_{0.7}$$ and PrFeAsO respectively, with two main results. First, using calculations based on a 16 band $$dp$$ model, we show that the energy of the lowest-lying excitations, identified as $$dd$$ interband transitions of dominant $$xz$$, $$yz$$ orbital character, exhibits a dramatic dependence on electron correlation. This enables us to estimate the Coulomb repulsion $$U$$ and Hund's coupling $$J$$, and to highlight the role played by $$J$$ in these peculiar orbital-dependent electron correlation effects. Second, we show that short-range antiferromagnetic correlations, which are a prerequisite to the occurrence of these excitations at the $$Gamma$$ point, are still present in the superconducting state.

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パーセンタイル:59.12

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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