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論文

Observation of magnon polarization

南部 雄亮*; Barker, J.*; 沖野 夕貴*; 吉川 貴史*; 塩見 雄毅*; Enderle, M.*; Weber, T.*; Winn, B.*; Graves-Brook, M.*; Tranquada, J. M.*; et al.

Physical Review Letters, 125(2), p.027201_1 - 027201_6, 2020/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.027201
 被引用回数：45 パーセンタイル：94.07(Physics, Multidisciplinary)

We measure the mode-resolved direction of the precessional motion of the magnetic order, i.e., magnon polarization, via the chiral term of inelastic polarized neutron scattering spectra. The magnon polarization is a unique and unambiguous signature of magnets and is important in spintronics, affecting thermodynamic properties such as the magnitude and sign of the spin Seebeck effect. However, it has never been directly measured in any material until this work. The observation of both signs of magnon polarization in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ also gives direct proof of its ferrimagnetic nature. The experiments agree very well with atomistic simulations of the scattering cross section.

論文

Magnetic field effect on Fe-induced short-range magnetic correlation and electrical conductivity in Bi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$Cu$$_{0.91}$$Fe$$_{0.09}$$O$$_{6+y}$$

脇本 秀一; 平賀 晴弘*; 工藤 一貴*; 岡本 大地*; 西崎 輝一*; 加倉井 和久; Hong, T.*; Zheludev, A.*; Tranquada, J. M.*; 小林 典男*; et al.

Physical Review B, 82(6), p.064507_1 - 064507_7, 2010/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.064507
 被引用回数：7 パーセンタイル：34.1(Materials Science, Multidisciplinary)

銅酸化物高温超伝導体にホールを過剰にドープされた系であり、かつ鉄磁性不純物をドープしたBi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$Cu$$_{0.91}$$Fe$$_{0.09}$$O$$_{6+y}$$における鉄誘起短距離磁気相関と電気抵抗の磁場依存性を調べた。その結果、電気抵抗は低温でlog(1/T)の依存性を示し、磁場中では負の電気磁気効果を示した。また短距離磁気相関は磁場により弱められる傾向を示した。これらの結果から、この系における鉄磁性不純物は金属中の希釈スピン系として振る舞い、近藤効果を示し、短距離磁気相関はRKKY相互作用からくることを明らかにした。このような遍歴スピンの振る舞いは低ホール濃度領域のストライプ状態に代表される局在スピンの振る舞いと異なり、超伝導の強い最適ドープ付近での両者の2面性を持つことを示唆する。

論文

Incommensurate spin correlations induced by magnetic Fe ions substituted into overdoped Bi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$CuO$$_{6+z}$$

平賀 晴弘*; 林 陽一郎*; 脇本 秀一; 武田 全康; 加倉井 和久; 足立 匡*; 小池 洋二*; 山田 幾也*; 宮崎 正範*; 平石 雅俊*; et al.

Physical Review B, 81(14), p.144501_1 - 144501_6, 2010/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.144501
 被引用回数：15 パーセンタイル：55.02(Materials Science, Multidisciplinary)

Spin correlations in the overdoped region of Bi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$CuO$$_{6+z}$$ have been explored with Fe-doped single crystals characterized by neutron scattering, muon-spin-rotation spectroscopy, and magnetic-susceptibility measurements. The incommensurability $$delta$$ is unexpectedly large ($$sim$$0.2 r.l.u.), as compared with the overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$. However, this large $$delta$$ is close to the hole concentration $$p$$. While our findings in Fe-doped Bi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$CuO$$_{6+z}$$ support the commonality of incommensurate spin correlations in high-$$T_c$$ cuprate superconductors, they also suggest that the magnetic response might be dominated by a distinct mechanism in the overdoped region.

論文

Magnetic dispersion of the diagonal incommensurate phase in lightly doped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

松田 雅昌; 藤田 全基*; 脇本 秀一; Fernandez-Baca, J. A.*; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*

Physical Review Letters, 101(19), p.197001_1 - 197001_4, 2008/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.197001
 被引用回数：48 パーセンタイル：85.27(Physics, Multidisciplinary)

銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つとして、電気伝導と磁性が密接に関係していることが挙げられる。超伝導発現機構の解明にはこの関係を明らかにすることが不可欠であり、実験,理論両面からの広範囲な研究が行われている。われわれは、絶縁体-超伝導体転移を起こす境界領域の絶縁体側のスピン相関(斜め非整合スピン相関)を詳細に理解するために、La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$低ホール濃度領域での中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、磁気分散が超伝導相で見られる砂時計型と同様であることを明らかにした。さらに、不足ドープ領域における磁気分散の低エネルギー部分での傾きが、絶縁相から超伝導相までほとんど変わらないことを明らかにした。これらの結果は、銅酸化物高温超伝導における磁性の役割を明らかにするうえで重要である。

論文

Magnetic excitations in overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Swainson, I.*; Birgeneau, R. J.*

Physica C, 460-462(1), p.166 - 169, 2007/09

https://doi.org/10.1016/j.physc.2007.03.306
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.7(Physics, Applied)

過剰ドープしたLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$(0.25$$leq$$x$$leq$$0.30)の磁気励起を、三軸型分光器と飛行時間解析型分光器の両方を用いて、中性子散乱により調べた。三軸分光器を用いた低エネルギー領域($$omega$$$$leq$$10$$sim$$meV)の実験結果から、超伝導を示す試料($$x=0.25$$, 0.27, 0.28)の磁気励起スペクトルは$$omega$$=6$$sim$$meV付近に極大を持ち、その極大値がドープ量の増加に伴って超伝導転移温度${it T$_{rm c}$}$の低下に比例して減少することが示された。さらに、磁気散乱は$$x=0.30$$において、超伝導と同時に消滅することがわかった。飛行時間分光器を用いた$$x=0.25$$と$$0.30$$の試料の高エネルギー領域の測定では、20$$leq$$$$omega$$$$leq$$80$$sim$$meVにおいて磁気散乱が非常に弱まっていることが示された。これはストライプ的磁気秩序が実現しているLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$の結果と非常に対照的であり、過剰ドープ試料では全エネルギー領域で磁気散乱が弱まっていることを表している。これらの結果は高温超伝導と格子非整合なスピン揺らぎが協力的に直接関係していることの証拠となる。

論文

Disappearance of antiferromagnetic spin excitations in overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Birgeneau, R. J.*; Zhang, H.*

Physical Review Letters, 98(24), p.247003_1 - 247003_4, 2007/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.247003
 被引用回数：93 パーセンタイル：92.33(Physics, Multidisciplinary)

高温超伝導体La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の過剰ドープ領域における試料($$x=0.25$$, 0.30)の磁気励起を100meV付近まで、中性子飛行時間分光法を用いて調べた。反強磁性ブリルアンゾーンにおいて積分した中性子散乱強度を過剰ドープ試料とLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$について比較した結果、20meVから80meVのエネルギー領域における磁気散乱は過剰ドープにより減少し、$$x=0.30$$で超伝導と同時に消失することを発見した。この結果は(揺らぎを伴った)反強磁性領域の減少により説明でき、超伝導と反強磁性の強調関係を示している。またこれまで長く議論されてきた銅酸化物超伝導体の格子非整合磁気励起の起源について、フェルミ面ネスティングによる準粒子の励起によるモデルと、残留反強磁性相関によるモデルでは、後者が確からしいという重要な洞察を与える。

口頭

Spin Excitations of overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; Birgeneau, R. J.*; Frost, C. D.*; Kagedan, A.*; Kim, H.*; Swainson, I.*; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*; Zhang, H.*

no journal, , 

中性子散乱により、高温超伝導体La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の過剰ドープ領域の磁気励起を調べた。$$x=0.25$$の試料ではっきりと観測された6meV付近の格子非整合な磁気励起が、ホール濃度の増加に伴い、$$T_c$$に比例して減少し、$$x=0.30$$の試料において、超伝導の消滅とともに観測されなくなった。これは低エネルギー領域の磁気励起が超伝導に直接関与することを示している。さらに高エネルギー領域の磁気励起をMAPS分光器を用いて調べた結果、高エネルギー磁気励起も過剰ドープ領域で大きく減衰していることが観測された。これらの結果は、$$mu$$SR実験で報告された、過剰ドープ領域で電荷が超伝導相とフェルミ液体相へ相分離するとする仮説を支持するものである。また、過剰ドープ試料と非磁性イオンZnを置換した系の比較から、過剰ドープ領域での超伝導の消滅は、過剰ドープ領域で誘起される常磁性との競合の結果起こることが示唆された。

口頭

Neutron scattering study of magnetic excitations in overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*; Frost, C. D.*; Birgeneau, R. J.*; Zhang, H.*

no journal, , 

過剰ドープしたLa$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$($$0.25leq x leq 0.30$$)の磁気励起を、三軸型分光器と飛行時間解析型分光器の両方を用いて、中性子散乱により調べた。三軸分光器を用いた低エネルギー領域($$omega<10$$meV)の実験結果から、超伝導を示す試料($$x=0.25, 0.27, 0.28$$)の磁気励起スペクトルは$$omega=6$$meV付近に極大を持ち、その極大値がドープ量の増加に伴って超伝導転移温度$$T_c$$の低下に比例して減少することが示された。さらに、磁気散乱は$$x=0.30$$において、超伝導と同時に消滅することがわかった。飛行時間分光器を用いた$$x=0.25$$と0.30の試料の高エネルギー領域の測定では、$$20<omega<80$$meVにおいて磁気散乱が非常に弱まっていることが示された。これはストライプ的磁気秩序が実現しているLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$の結果と非常に対照的であり、過剰ドープ試料では全エネルギー領域で磁気散乱が弱まっていることを表している。これらの結果は高温超伝導と格子非整合なスピン揺らぎが協力的に直接関係していることの証拠となる。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$のスピン揺らぎの異方性の研究

脇本 秀一; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; 藤田 全基*; 山田 和芳*; Gu, G.*; Tranquada, J. M.*; Birgeneau, R. J.*; Zhang, H.*

no journal, , 

214型銅酸化物高温超伝導体における磁気励起へのストライプ構造の影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極中性子非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega < 8$$meV)の磁気励起の偏極性を調べた。前者の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_{2}$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega = 4$$meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。これとは対照的に後者の試料では10K, 4meVでの磁気揺らぎは完全に等方的であった。以上の結果は低エネルギー磁気励起はストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

La$$_{2-x}$$(Sr,Ba)$$_{x}$$CuO$$_{4}$$の磁気揺動とその偏極性

脇本 秀一; 藤田 全基*; Gu, G.*; 加倉井 和久; 松田 雅昌; 武田 全康; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*; Birgeneau, R. J.*; Frost, C. D.*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の磁気励起に対するストライプの影響を調べるため、強固なストライプ構造を持つLa$$_{1.875}$$Ba$$_{0.125}$$CuO$$_{4}$$と弱いストライプ秩序を示すLa$$_{1.92}$$Sr$$_{0.08}$$CuO$$_{4}$$の単結晶を用いて偏極非弾性散乱実験を行い、低エネルギー領域($$omega$$$$<$$8meV)の磁気励起の偏極性を調べた。LBCO12.5%の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu$$^{2+}$$スピンはCuO$$_2$$面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では$$omega$$=4meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。さらにLSCO8%の試料ではスピンの揺らぎが等方的であることを発見した。これらの結果は低エネルギー磁気励起がストライプの影響を強く受けていることを示唆する。

口頭

Magnetic excitations in lightly-doped La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$

松田 雅昌; 脇本 秀一; 藤田 全基*; 山田 和芳*; Tranquada, J. M.*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つとして、電気伝導と磁性が密接に関係していることが挙げられる。超伝導発現機構の解明にはこの関係を明らかにすることが不可欠であり、実験,理論両面からの広範囲な研究が行われている。われわれは、絶縁体超伝導体転移を起こす境界領域のスピン相関(斜め非整合スピン相関)を詳細に理解するために、La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$低ホール濃度領域での中性子散乱実験を行っている。第一の興味は、斜め非整合スピン相におけるスピン相関が、電荷秩序を伴うストライプ秩序に起因するのか、純粋に磁気的なスパイラルスピン秩序に起因するかどうかである。このことを調べるために不純物効果の実験を行い、ストライプモデルがより適切であるという結果を得た。第二の興味は、磁気励起がニッケル酸化物におけるように通常のスピン波か、超伝導相で見られる砂時計型であるかどうかである。このことを調べるために磁気励起の詳細な測定を行ったところ、砂時計型であることを示唆する結果を得た。これらの結果は、銅酸化物高温超伝導における磁性の役割を明らかにするうえで重要である。

口頭

Magnetic excitations of the diagonal incommensurate phase in lightly-doped La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$

松田 雅昌; 藤田 全基*; 脇本 秀一; Fernandez-Baca, J. A.*; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つとして、電気伝導と磁性が密接に関係していることが挙げられる。最近の中性子散乱研究により、大局的な磁気励起スペクトルがYBCO系,LSCO系ともにほぼ共通で砂時計の形をしていることが示されており、これらは銅酸化物高温超伝導体に普遍的な性質であると考えられる。一方、絶縁体-超伝導体転移を起こす近傍(斜め非整合磁気相)における磁気励起の研究はほとんど行われていないのが現状である。そこで、われわれは低ホール濃度領域のLa$$_{1.96}$$Sr$$_{0.04}$$CuO$$_4$$単結晶を用いて中性子非弾性散乱実験を行い、磁気励起を詳細に調べた。その結果、斜め非整合磁気相においても磁気励起が砂時計型であることを明らかにした。さらに、低エネルギー領域のスピン波速度が絶縁相と超伝導相とでほぼ同じであり、$$Erm_{cross}$$(低エネルギー磁気励起が反強磁性ベクトルで交差するエネルギー)がドープ量に比例して減少することを発見した。これは、電気伝導が絶縁体から超伝導へ変化するときに磁気励起は連続的に変化していることを示しており、この系におけるスピン-電荷相関を理解するうえで重要な情報である。

口頭

Magnetic dispersion of the diagonal incommensurate phase in lightly-doped La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$

松田 雅昌; 藤田 全基*; 脇本 秀一; Fernandez-Baca, J. A.*; Tranquada, J. M.*; 山田 和芳*

no journal, , 

銅酸化物高温超伝導体の大きな特徴の一つとして、電気伝導と磁性が密接に関係していることが挙げられる。超伝導発現機構の解明にはこの関係を明らかにすることが不可欠であり、実験,理論両面からの広範囲な研究が行われている。われわれは、絶縁体-超伝導体転移を起こす境界領域の絶縁体側のスピン相関(斜め非整合スピン相関)を詳細に理解するために、La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$低ホール濃度領域での中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、磁気分散が超伝導相で見られる砂時計型と同様であることを明らかにした。さらに、不足ドープ領域における磁気分散の低エネルギー部分での傾きが、絶縁相から超伝導相までほとんど変わらないことを明らかにした。これらの結果は、銅酸化物高温超伝導における磁性の役割を明らかにするうえで重要である。

口頭

Fe-induced short-range magnetic correlation in Bi$$_{1.75}$$Pb$$_{0.35}$$Sr$$_{1.90}$$Cu$$_{0.91}$$Fe$$_{0.09}$$O$$_{6+y}$$

脇本 秀一; 平賀 晴弘*; 工藤 一貴*; 岡本 大地*; 西崎 輝一*; 加倉井 和久; Hong, T.*; Zheludev, A.*; Tranquada, J. M.*; 小林 典男*; et al.

no journal, , 

We have performed resistivity measurements, and neutron scattering measurements under magnetic field on Fe-doped superconductor Bi2201 in the overdoped regime. Fe-doping induces short-range magnetic correlation with incommensurate modulation. We have found that the system shows similarities to dilute magnetic alloys, in which the Kondo effect is relevant. This implies that the incommensurate spin fluctuation in the high-$$T_c$$ cuprates may have a contribution from itenerant electrons.

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