Resonant inelastic X-ray scattering study of charge excitations in superconducting and nonsuperconducting PrFeAsO

超伝導と非超伝導のPrFeAsO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バンドの模型を用いて、低エネルギーの励起が, 軌道の特性を有する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、クーロン斥力とフント結合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 and PrFeAsO respectively, with two main results. First, using calculations based on a 16 band model, we show that the energy of the lowest-lying excitations, identified as interband transitions of dominant , orbital character, exhibits a dramatic dependence on electron correlation. This enables us to estimate the Coulomb repulsion and Hund's coupling , and to highlight the role played by 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 point, are still present in the superconducting state.