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論文

Distinct variation of electronic states due to annealing in -type La $_{1.8}$ Eu $_{0.2}$ CuO $_{4}$ and Nd $_{2}$ CuO $_{4}$

浅野駿*; 石井賢司*; 松村大樹; 辻卓也; 工藤康太*; 谷口貴紀*; 齋藤真*; 春原稔樹*; 川股隆行*; 小池洋二*; et al.

Physical Review B, 104(21), p.214504_1 - 214504_7, 2021/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.214504

被引用回数：1 パーセンタイル：7.22(Materials Science, Multidisciplinary)

We performed Cu K-edge X-ray absorption fine-structure measurements on -type La $_{1.8}$ Eu $_{0.2}$ CuO $_{4}$ (LECO) and Nd $_{2}$ CuO $_{4}$ (NCO) to investigate the variation in the electronic state associated with the emergence of superconductivity due to annealing. The X-ray absorption near-edge structure spectra of as-sintered (AS) LECO are quite similar to those of AS NCO, indicating that the ground state of AS LECO is a Mott insulator. The electron density after annealing $n_{rm AN}$ was evaluated for both superconducting LECO and nonsuperconducting NCO and was found to be 0.40 and 0.05 electron per Cu atom, respectively. In LECO but not in NCO, extended X-ray absorption fine-structure analysis revealed a reduction in the strength of the Cu-O bond in the CuO $_{2}$ plane due to annealing, which is consistent with the screening effect on phonons in the metallic state. The origin of the difference in doping processes due to annealing is discussed in relation to the size of the charge-transfer gap.

論文

One-dimensional spinon spin currents

廣部大地*; 佐藤正寛*; 川股隆行*; 塩見雄毅*; 内田健一*; 井口亮*; 小池洋二*; 前川禎通; 齊藤英治

Nature Physics, 13(1), p.30 - 34, 2017/01

https://doi.org/10.1038/nphys3895

被引用回数：100 パーセンタイル：96.77(Physics, Multidisciplinary)

Quantum spin fluctuation in a low-dimensional or frustrated magnet breaks magnetic ordering while keeping spin correlation. Such fluctuation has been a central topic in magnetism because of its relevance to high-Tc superconductivity and topological states. However, utilizing such spin states has been quite difficult. In a one-dimensional spin-1/2 chain, a particle-like excitation called a spinon is known to be responsible for spin fluctuation in a paramagnetic state. Spinons behave as a Tomonaga-Luttinger liquid at low energy, and the spin system is often called a quantum spin chain. Here we show that a quantum spin chain generates and carries spin current, which is attributed to spinon spin current. This is demonstrated by observing an anisotropic negative spin Seebeck effect along the spin chains in Sr $_{2}$ CuO $_{3}$ . The results show that spin current can flow even in an atomic channel owing to long-range spin fluctuation.

論文

Observation of momentum-resolved charge fluctuations proximate to the charge-order phase using resonant inelastic X-ray scattering

吉田雅洋*; 石井賢司; 中惇*; 石原純夫*; Jarrige, I.*; 池内和彦*; 村上洋一*; 工藤一貴*; 小池洋二*; 永田知子*; et al.

Scientific Reports (Internet), 6, p.23611_1 - 23611_8, 2016/03

https://doi.org/10.1038/srep23611

被引用回数：1 パーセンタイル：11.30(Multidisciplinary Sciences)

In strongly correlated electron systems, enhanced fluctuations in the proximity of the ordered states of electronic degrees of freedom often induce anomalous electronic properties such as unconventional superconductivity. While spin fluctuations in the energy-momentum space have been studied widely using inelastic neutron scattering, other degrees of freedom, i.e., charge and orbital, have hardly been explored thus far. Here, we use resonant inelastic X-ray scattering to observe charge fluctuations proximate to the charge-order phase in transition metal oxides. In the two-leg ladder of Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ , charge fluctuations are enhanced at the propagation vector of the charge order ( $mathbf{q}_mathrm{CO}$ ) when the order is melted by raising the temperature or by doping holes. In contrast, charge fluctuations are observed not only at $mathbf{q}_mathrm{CO}$ but also at other momenta in a geometrically frustrated triangular bilayer lattice of LuFeO. The observed charge fluctuations have a high energy ( 1 eV), suggesting that the Coulomb repulsion between electrons plays an important role in the formation of the charge order.

論文

Momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering on a single crystal under high pressure

吉田雅洋*; 石井賢司; Jarrige, I.*; 綿貫徹; 工藤一貴*; 小池洋二*; 熊谷健一*; 平岡望*; 石井啓文*; Tsuei, K.-D.*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 21(1), p.131 - 135, 2014/01

https://doi.org/10.1107/S1600577513028944

被引用回数：3 パーセンタイル：18.87(Instruments & Instrumentation)

A single-crystal momentum-resolved resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiment under high pressure using an originally designed diamond anvil cell (DAC) is reported. The diamond-in/diamond-out geometry was adopted with both the incident and scattered beams passing through a 1 mm-thick diamond. This enabled us to cover wide momentum space keeping the scattering angle condition near 90 $^{circ}$ . Elastic and inelastic scattering from the diamond was drastically reduced using a pinhole placed after the DAC. Measurement of the momentum-resolved RIXS spectra of Sr $_{2.5}$ Ca $_{11.5}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ at the Cu -edge was thus successful. Though the inelastic intensity becomes weaker by two orders than the ambient pressure, RIXS spectra both at the center and the edge of the Brillouin zone were obtained at 3 GPa and low-energy electronic excitations of the cuprate were found to change with pressure.

論文

Resonant inelastic X-ray scattering study of intraband charge excitations in hole-doped high- cuprates

脇本秀一; 石井賢司; 木村宏之*; 池内和彦*; 吉田雅洋*; 足立匡*; Casa, D.*; 藤田全基*; 福永靖*; Gog, T.*; et al.

Physical Review B, 87(10), p.104511_1 - 104511_7, 2013/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.104511

被引用回数：10 パーセンタイル：43.17(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) near the Cu- edge on various cuprate superconductors, covering underdoped to heavily overdoped regimes and focusing on charge excitations inside the charge-transfer gap. RIXS measurements with = 9.003 keV on metallic La $_{1.7}$ Sr $_{0.3}$ CuO $_{4}$ and Bi $_{1.76}$ Pb $_{0.35}$ Sr $_{1.89}$ CuO $_{6+delta}$ exhibit a dispersive intraband excitation below 4 eV, similar to that observed in the electron-doped Nd $_{1.85}$ Ce $_{0.15}$ CuO $_{4}$ . This is the first observation of a dispersive intraband excitation in a hole-doped system, evidencing that both electron- and hole-doped systems have a similar dynamical charge correlation function.

論文

Temperature dependence of the electronic structure of Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

吉田雅洋; 石井賢司; 池内和彦*; Jarrige, I.; 村上洋一*; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S145 - S146, 2010/12

https://doi.org/10.1016/j.physc.2009.11.082

被引用回数：4 パーセンタイル：21.87(Physics, Applied)

Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ (SCCO), which is composed of two-leg ladders and edge-sharing chains, is the first superconducting cuprate without CuO planes. By substituting Ca for Sr, holes are transferred from the chains to the ladders. It was recently shown that charge ordering (CO) along the leg direction in the ladder occurs at and the periodicity is five times the unit length along the c axis. In order to investigate the electronic excitations associated with the CO, we carried out resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments for SCCO (). Cu- RIXS can directly probe the momentum-dependent electronic excitations related to the Cu site, which are resonantly enhanced by tuning the incident photon energy to the Cu -edge. We measured the q dependence of the intraband excitations, which is associated with the dynamics of doped holes in the Zhang-Rice singlet band. The intensity is enhanced at the momentum ${bf q}=(q_{rm rung},q_{rm leg})=(0,2pi/5)$ corresponding to the periodicity of the CO in , while the temperature dependence of the enhancement is different for and . We discuss the relationship between our experimental results and the occurrence of the CO.

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：54.84(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 is unexpectedly large (0.2 r.l.u.), as compared with the overdoped La $_{2-x}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$ . However, this large is close to the hole concentration . 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- cuprate superconductors, they also suggest that the magnetic response might be dominated by a distinct mechanism in the overdoped region.

論文

Charge excitations in the stripe-ordered La $_{5/3}$ Sr $_{1/3}$ NiO $_{4}$ and La $_{2-x}$ (Ba,Sr) $_{x}$ CuO $_{4}$ superconducting compounds

脇本秀一; 木村宏之*; 石井賢司; 池内和彦; 足立匡*; 藤田全基*; 加倉井和久; 小池洋二*; 水木純一郎; 野田幸男*; et al.

Physical Review Letters, 102(15), p.157001_1 - 157001_4, 2009/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.157001

被引用回数：25 パーセンタイル：74.85(Physics, Multidisciplinary)

Charge excitations in stripe-ordered 214 compounds, La $_{5/3}$ Sr $_{1/3}$ NiO $_{4}$ and 1/8-doped La $_{2-x}$ (Ba, Sr) $_{x}$ CuO $_{4}$ are studied using resonant inelastic X-ray scattering in hard X-ray regime. We are observing eV excitations with the momentum transfer corresponding to the charge stripe spatial period both for the diagonal (nickelate) and parallel (cuprates) stripes. They are interpreted as collective stripe excitations or anomalous softening of the charge excitonic modes of the in-gap states.

論文

SR study of impurity effects on the Cu-spin fluctuations in the overdoped regime of La $_{2-x}$ SrCu $_{1-y}$ ZnO

Risdiana*; 足立匡*; 沖直樹*; 矢入聡*; 田邊洋一*; 大森圭祐*; 鈴木栄男*; 渡邊功雄*; 幸田章宏*; 髭本亘; et al.

Physica C, 460-462(2), p.874 - 875, 2007/09

https://doi.org/10.1016/j.physc.2007.03.372

被引用回数：3 パーセンタイル：17.80(Physics, Applied)

零磁場ミュオンスピン緩和測定によりLa $_{2-x}$ SrCu $_{1-y}$ ZnO(LSCO)の=0-0.10, =0.30までのオーバードープ領域において動的ストライプ構造が安定化されるかを調べた。その結果、Znドープによる銅スピン揺らぎの低下はの増加に伴い減少し、=0.30で消滅することがわかった。ここからストライプピニングモデルは全超伝導領域で成り立ち、また、0.19近傍には量子臨界点は存在しないことが示唆される。

論文

Momentum-dependent charge excitations of a two-leg ladder; Resonant inelastic X-ray scattering of (La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$

石井賢司; 筒井健二*; 遠山貴己*; 稲見俊哉; 水木純一郎; 村上洋一*; 遠藤康夫*; 前川禎通*; 工藤一貴*; 小池洋二*; et al.

Physical Review B, 76(4), p.045124_1 - 045124_7, 2007/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045124

被引用回数：20 パーセンタイル：63.32(Materials Science, Multidisciplinary)

(La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は銅酸化物高温超伝導体との関連で注目されている物質である。ほとんどの銅酸化物超伝導体の共通ユニットであるCuO面を持たないにもかかわらず、Sr $_{0.4}$ Ca $_{13.6}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は高圧下で超伝導体となる。銅の吸収端で行った(La,Sr,Ca) $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ の共鳴非弾性X線散乱の結果について報告する。モットギャップを越えるバンド間励起とギャップ内に現れるバンド内励起の運動量依存性がホール濃度に対してどのように変化するかに注目する。得られた実験結果は理論の予想と一致している。

論文

Effects of hole doping on magnetic ground and excited states in the edge-sharing CuO chains of Ca $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$

松田雅昌; 加倉井和久; 黒木章悟*; 工藤一貴*; 小池洋二*; 山口博隆*; 伊藤利充*; 岡邦彦*

Physical Review B, 71(10), p.104414_1 - 104414_8, 2005/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.104414

被引用回数：13 パーセンタイル：49.87(Materials Science, Multidisciplinary)

Ca $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$ は辺共有CuO鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的、鎖間で反強磁性的である。CaYCuO $_{10}$ において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅の増加が見られた。また、この磁気励起の温度依存性,ホール濃度依存性について調べた結果、鎖に垂直方向の相互作用は温度上昇,ホールドープとともに減少するが、鎖方向の相互作用はほとんど変化しないことがわかった。さらに、高ホール濃度領域では、ホールの部分的秩序化を示唆する結果を得た。この結果から、高ホール濃度領域で見られるスピングラス的振る舞いの起源がフラストレーションによるものではなく、ホールの相分離により反強磁性クラスターができるためであることが明らかになった。

論文

Correlation between superconductivity, electronic state and crystal structure in La $_{2-y-x}$ Bi $_{y}$ Ba $_{x}$ CuO $_{4}$

竹内修一*; 今澤智恵子*; 片野進; 加藤雅恒*; 小野泰弘*; 梶谷剛*; 小池洋二*

Physica C, 263(1-4), p.298 - 301, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0921-4534(95)00791-1

被引用回数：4 パーセンタイル：29.06(Physics, Applied)

La $_{2-x}$ Ba $_{x}$ CuO $_{4}$ のx=1/8近傍における超伝導の強い抑制の原因を明らかにする目的で、daを一部Biで置換した系に対して、中性子回折実験と熱電能の測定を行った。この結果、Bi置換量は増大とともに、CuO $_{4}$ 面の結晶構造の歪みと熱電能の異常は小さくなる一方、超伝導転移温度は上昇することがわかった。これにより、La $_{2-x}$ Ba $_{x}$ CuO $_{4}$ のx=1/8近傍での超伝導の抑制は、構造相転移にともなう構造歪みと結びついた電子状態の異常に起因していると結論づけることができる。

論文

Crystal structure, thermoelectric power and superconductivity in La $_{1.6-x}$ Nd $_{0.4}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$

小池洋二*; 小林淳史*; 竹内修一*; 片野進; 舩橋達; 梶谷剛*; 藤原明比古*; 加藤雅恒*; 野地尚*; 斎藤好民*

Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.84 - 86, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0921-4526(95)00069-L

被引用回数：9 パーセンタイル：52.10(Physics, Condensed Matter)

この系が観測されるx~0.115付近での超伝導抑制の原因を明らかにする目的で、高分解能中性子粉末回折と熱電能の実験を行った。この結果、x~0.115付近でCuO $_{2}$ 面の菱形歪みが最大になること、さらにこれとともに熱電能の温度依存性に見られる異常も大きくなることがわかった。このことは、CuO $_{2}$ 面の歪みと相関をもって電子状態が大きく変化し、超伝導が抑制されることを明確に示している。

論文

Correlation between the rhombic distortion of the CuO $_{4}$ basal plane and T $_{c}$ in La $_{1.6-x}$ Nd $_{0.4}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$

小林淳史*; 小池洋二*; 片野進; 舩橋達; 梶谷剛*; 川口勉*; 加藤雅恒*; 野地尚*; 齋藤好民*

Physica B; Condensed Matter, 194-196, p.1945 - 1946, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0921-4526(94)91472-9

被引用回数：6 パーセンタイル：44.46(Physics, Condensed Matter)

La $_{1.6-x}$ Nd $_{0.4}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$ の低温正方晶相(TLT相)におけるCuO $_{4}$ 面の変形を中性子回折実験により調べた。この結果、斜方晶的変形はx=0.115で最大になることが明らかになった。これは超電導転移温度T $_{c}$ がこのx=0.115で最低になることとよく対応している。従ってTLT相での超電導の抑制は構造相転移の転移温度の高さ自体よりも、CuO $_{4}$ 面の変形の大きさに依存していると結論できる。

論文

Correlation between site preference, superconductivity and magnetism in Pb $_{2}$ Sr $_{2}$ Y $_{1-x}$ Ca $_{x}$ (Cu $_{1-y}$ M $_{y}$ ) $_{3}$ O $_{8}$ (M=Fe,Co,Ni,Zn,Ga)

小池洋二*; 海和政宏*; 梶谷剛*; 加藤雅恒*; 砂川啓*; 野地尚*; 小林典男*; 森井幸生; 舩橋達; 斉藤好民*

Physica C, 211, p.409 - 420, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0921-4534(93)90148-J

被引用回数：9 パーセンタイル：49.37(Physics, Applied)

3d金属Mで部分的に置換されたPb $_{2}$ Sr $_{2}$ Y $_{1-x}$ Ca $_{x}$ (Cu $_{1-y}$ M $_{y}$ ) $_{3}$ O $_{8}$ (M=Fe,Co,Ni,Zn,Ga)の置換原子位置と、超電導および磁性との相関について研究した。中性子回折実験からFe原子は酸素を含まない銅層のCu(1)原子と置換するのに対し、Co,Ni,Zn,Ga原子はCuO $_{2}$ 層のCu(2)原子と置換する事が明らかになった。このことからCu(1)位置を部分的に置換することは超電導に若干の影響を与えることや、Cu(2)位置のCu $^{2+}$ スピン間の反強磁性相関は常電導相において残る事が結論づけられた。

口頭

ストライプ秩序を持つLa $_{2-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_{4}$ 及びLa $_{2-x}$ Ba $_{x}$ CuO $_{4}$ の共鳴X線非弾性散乱

脇本秀一; 石井賢司; 池内和彦; 加倉井和久; 水木純一郎; 木村宏之*; 野田幸男*; 足立匡*; 小池洋二*; 藤田全基*; et al.

no journal, ,

銅酸化物高温超伝導体であるLa $_{2-x}$ (Sr,Ba) $_{x}$ CuO $_{4}$ (LSCO, LBCO)や、その関連物質であるLa $_{2-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_{4}$ (LSNO)は、ホールをドープすることでストライプ秩序を示す。本研究では、ストライプの動的揺らぎを観測することを目標に、ストライプ秩序を示すLSNO x=1/3, LBCO x=1/8, LSCO x=0.12、及び強固なストライプ秩序を示さないLBCO x=0.08を用い、共鳴X線非弾性散乱実験を行った。結果、L(B,S)COのparallel stripe, LSNOのdiagonal stripeのいずれにおいても、ストライプの並進周期に対応する運動量変化qsでのみ、0.71eV付近に新たな散乱強度が現れることを発見した。しかし、この励起はストライプ秩序を示さないLBCO x=0.08では見られなかった。この励起はストライプなcollectiveな揺らぎ、collective stripe excitationとして解釈できる。

口頭

共鳴非弾性X線散乱を用いたSr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ (=0, 6)の電荷励起スペクトルの温度変化の観測

吉田雅洋; 石井賢司; Jarrige, I.; 池内和彦; 村上洋一*; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; et al.

no journal, ,

Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ はCuO二本足梯子とCuO辺共有一次元鎖が積層した複合結晶である。物性の主役となる梯子格子での電荷励起に注目して、共鳴非弾性X線散乱による研究を行った。梯子格子のZhang-Riceバンド内でのホールのダイナミクスに対応するバンド内励起が励起スペクトルの1eV付近に現れるが、ホール濃度が異なる=0, 6いずれの試料においてもその励起強度に非常に大きな温度変化があり、低温でその強度が減少することがわかった。この結果は、温度が低下するにつれて梯子から一次元鎖へのホールが移動していることを示唆するものである。さらに、梯子方向波数 $q_{rm leg}=2pi/5$ におけるバンド内励起の強度が他の波数よりも顕著に増大するという現象が、では高温(400K)で、では低温(5K)で観られた。母物質のでは、共鳴軟X線回折の実験から約300K以下で $q_{rm leg}=2pi/5$ の電荷秩序が生じることが知られており、それに対応した電荷揺らぎが転移温度よりも高温側で共鳴非弾性X線散乱によって観測されたものと考えられる。一方、では、回折実験で観測できるような静的な電荷秩序はないと考えられており、電荷が揺らいだ状態が低温まで続いているものとして理解できる。

口頭

共鳴非弾性X線散乱によるSr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ の電荷秩序と電荷励起

吉田雅洋; 石井賢司; Jarrige, I.; 池内和彦*; 村上洋一*; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; et al.

no journal, ,

二本足梯子格子系銅酸化物Sr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ は圧力下で超伝導を示し、従来の銅酸化物高温超伝導体が有するCuO面を持たない超伝導体として注目されてきた。近年の軟X線回折実験から、母物質=0及び圧力下で超伝導を示す組成()における常圧の基底状態として、それぞれ5倍周期,3倍周期の電荷秩序が報告されている。また、マイクロ波伝導度測定から<9の組成において、基底状態としてCDW相が広がっているという報告もされている。これらが示す通り、この系でも電荷秩序状態が存在しており、ストライプ型電荷秩序同様、共鳴非弾性X線散乱(Resonant inelastic X-ray scattering: RIXS)から関連する電荷励起が期待される。そこで本研究では、幾つかの組成()に対するRIXS実験を行い、電荷秩序状態に関連する電荷励起を調べた。その結果、すべての組成で特徴的なピークをバンド内励起に観測し、バンド内励起強度やそのピークの温度依存性を比較すると、とで異なる電荷秩序状態となっていることが示唆された。本講演ではこれらの結果をより詳細に報告する。

口頭

Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ の共鳴非弾性X線散乱; 電荷励起スペクトルの温度変化

吉田雅洋; 石井賢司; Jarrige, I.; 池内和彦; 村上洋一*; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; et al.

no journal, ,

Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は、二本足梯子格子と辺共有一次元鎖が交互に積層している構造を持ち、電気伝導は梯子格子が担っている。最近の共鳴軟X線散乱実験によって、梯子格子上に5倍周期の電荷秩序が観測された。また光学伝導度の研究からかなり高いエネルギー領域(3eV)までの温度変化が報告されている。したがって、電荷秩序の出現に伴って梯子格子上の電子状態が大きく変化していることが考えられる。そこで本研究では、Sr $_{14}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ における梯子格子上の電子状態が温度に対してどのように変化するのかを調べるために、放射光X線を用いたCu-K吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)実験を行った。この物質における室温下での励起エネルギーは既に報告されており、約2-4eVの励起がZhang-RiceバンドからCu の上部ハバードバンドへのバンド間励起に対応し、約1eV付近の励起がドープされたホールの運動によるバンド内励起に対応している。今回の実験では、温度上昇に伴って、バンド間励起の強度が減少しバンド内励起の強度が増大するスペクトルのシフトが、 $q_{rm leg}=0$ の近くで観測された。また、バンド内励起に注目すると、 $q_{rm leg}=2pi/5$ で強度増大が観測されたが、この波数は共鳴軟X線散乱実験で観測された梯子格子上の電荷秩序周期と一致している。本実験での測定結果を報告するとともに、温度変化に伴う梯子格子上の電子状態の変化に関して議論を行う。

口頭

共鳴非弾性X線散乱によるCa $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$ の電荷励起

石井賢司; 池内和彦; 稲見俊哉; 水木純一郎; 筒井健二; 遠山貴己*; 前川禎通*; 工藤一貴*; 小池洋二*; 村上洋一*; et al.

no journal, ,

高温超伝導やSr $_{14-x}$ CaCu $_{24}$ O $_{41}$ の梯子格子における超伝導に代表されるように、反強磁性相関を持った低次元銅酸化物モット絶縁体に電荷をドープしたときの電子状態の変化は大変興味深い。今回の研究対象であるCa $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$ は辺共有のCuO一次元鎖を持った物質であり、CaとYの比()を変えることで鎖内にホールを系統的にドープすることが可能である。本研究では、このようなCa $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$ の電荷ダイナミクスを調べることを目的として、放射光X線を用いた銅吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)実験を行った。共鳴非弾性X線散乱では、入射X線のエネルギー()により中間状態を選択することで、異なる励起を観測することができる。中間状態をpoorly-screened stateに選んだ場合は、ホール濃度依存性は非常に小さいことから、励起などの局所的な励起が観測されていると考えられる。一方、中間状態をwell-screened stateに選んだ場合は、ホールドープに対して顕著な変化が見られるが、で2eVに見られるピークはZhang-Riceバンドから上部ハバードバンドへの励起(モットギャップ励起)と考えられる。さらに、ではホールの運動に関係した連続的な励起に加え、電荷秩序の起源となる長距離クーロン相互作用によるものと考えられるピークが0.8eVに現れる。