Microscopic analysis of resonant inelastic X-ray scattering in orbital-ordered KCuF

軌道秩序したKCuFにおける共鳴非弾性X線散乱の微視的解析

野村 拓司

Nomura, Takuji

典型的な軌道秩序物質であるKCuFの銅K吸収端における共鳴非弾性X線散乱(RIXS)を微視的な理論に基づいて解析した。スペクトル形状とその偏光依存性、光子の移行運動量依存性を実験と整合する形で説明できた。我々の微視的な軌道分解解析によれば、高エネルギー領域のスペクトルはCu-軌道に関連する電荷移動励起に起源し、低エネルギー領域のスペクトルは5つのCu-軌道に関連する-励起に起源する。RIXSスペクトルの各重みを微視的な軌道励起過程に具体的に結びつけることができた。これは対称性に基づく以前の現象論的解析を超えるものである。

We analyze resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) at the Cu edge in a typical orbital-ordered compound KCuF on the basis of a microscopic theory. Spectral shape and its dependence on polarization direction and momentum transfer of photons are explained consistently with experimental data within our microscopic calculation. According to our microscopic orbital-resolving analysis, high-energy spectral weights (above 5 eV) originate from charge-transfer excitations related to the Cu- orbitals, while the low-energy weights (below 2 eV) originate from the - orbital excitations among the five Cu- orbitals. We assign specifically the RIXS weights to microscopic orbital-excitation processes, beyond the previous phenomenological assignment based on symmetry properties.