Enhanced charge excitations in electron-doped cuprates by resonant inelastic X-ray scattering

電子ドープ系銅酸化物高温超伝導物質における共鳴非弾性X線散乱によって増強された電荷励起

遠山 貴巳*; 筒井 健二; 森 道康  ; 曽田 繁利*; 柚木 清司*

Toyama, Takami*; Tsutsui, Kenji; Mori, Michiyasu; Sota, Shigetoshi*; Yunoki, Seiji*

銅L吸収端共鳴非弾性X線散乱は銅酸化物高温超伝導物質の電荷励起を調べる強力な手法である。この散乱手法による電荷の集団励起の観測可能性を理論的に調べる。散乱プロセスにおける中間状態を経ることで必然的に電子ドープ系の電荷集団励起モードの強度がホールドープ系よりも強くなる。この電子・ホール非対称性は動的電荷構造因子にも現れる。特に電子ドープ系において低運動量変化の低エネルギー領域に新たな増強された励起モードとして現れる。これらの結果は電子ドープ系の新しい電荷励起モードの共鳴非弾性X線散乱による観測可能性を示している。

Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) tuned for Cu edge is a possible tool to detect charge excitations in cuprate superconductors. We theoretically investigate the possibility for observing a collective charge excitation by the RIXS. The RIXS process via the intermediate state inevitably makes the spectral weight of charge excitation stronger in electron doping than in hole doping. Electron-hole asymmetry also appears in dynamical charge structure factor, showing a new enhanced small-momentum low-energy mode in electron doping. These facts indicate a possibility of detecting the new charge mode by RIXS in electron-doped systems.