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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：11.46(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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$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 LuFe$$_2$$O$$_4$$. The observed charge fluctuations have a high energy ($$sim$$ 1 eV), suggesting that the Coulomb repulsion between electrons plays an important role in the formation of the charge order.

論文

Superconductivity in noncentrosymmetric iridium silicide Li$$_2$$IrSi$$_3$$

Pyon, S.*; 工藤 一貴*; 松村 純一*; 石井 博文*; 松尾 元太*; 野原 実*; 北條 元*; 岡 研吾*; 東 正樹*; Garlea, V. O.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(9), p.093706_1 - 093706_5, 2014/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.83.093706
 被引用回数：33 パーセンタイル：82.71(Physics, Multidisciplinary)

The effects of lithium absorption on the crystal structure and electronic properties of IrSi$$_3$$, a binary silicide with a noncentrosymmetric crystal structure, were studied. X-ray and neutron diffraction experiments revealed that hexagonal IrSi$$_3$$ (space group $$P6_3mc$$) transforms into trigonal Li$$_2$$IrSi$$_3$$ (space group $$P31c$$) upon lithium absorption. The structure of Li$$_2$$IrSi$$_3$$ is found to consist of a planar kagome network of silicon atoms with Li and Ir spaced at unequal distances between the kagome layers, resulting in a polar structure along the c-axis. Li$$_2$$IrSi$$_3$$ exhibited type-II superconductivity with a transition temperature $$T_{rm c}$$ of 3.8 K, displaying a structure type that no previous superconductors have been reported to have.

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：19.04(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 $$K$$-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

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：21.96(Physics, Applied)

Sr$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$ (SCCO), which is composed of two-leg ladders and edge-sharing chains, is the first superconducting cuprate without CuO$$_2$$ 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 $$x=0$$ 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 ($$x=0,6$$). Cu-$$K$$ 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 $$K$$-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 $$x=0$$, while the temperature dependence of the enhancement is different for $$x=0$$ and $$x=6$$. We discuss the relationship between our experimental results and the occurrence of the CO.

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

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：63.45(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$$_2$$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$$K$$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$$_2$$ chains of Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$

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：49.98(Materials Science, Multidisciplinary)

Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$は辺共有CuO$$_2$$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。Ca$$_2$$Y$$_2$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$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。

口頭

Charge excitations in (La,Sr,Ca)$$_{14}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; 筒井 健二*; 遠山 貴己*; 水木 純一郎; 遠藤 康夫; 前川 禎通*; 工藤 一貴*; 小池 洋二*; 熊谷 健一*

no journal, , 

(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$$_2$$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$$K$$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よく一致している。

口頭

Resonant inelastic X-ray scattering study 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.

no journal, , 

(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$$_2$$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$$K$$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よく一致している。

口頭

(La,Sr,Ca)$$_{14}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$の共鳴非弾性X線散乱

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.

no journal, , 

(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$$_2$$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$$K$$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よく一致している。

口頭

(La,Sr,Ca)$$_{14}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$の共鳴非弾性X線散乱

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.

no journal, , 

(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$$_2$$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$$K$$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よく一致している。

口頭

辺共有一次元銅酸化物Ca$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$の共鳴非弾性X線散乱

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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$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$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$は辺共有のCuO$$_2$$一次元鎖を持った物質であり、CaとYの比($$x$$)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$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$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$$K$$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($$E_i$$)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-screenedstate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、$$dd$$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、$$x=0$$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、$$x=1.67$$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。

口頭

共鳴非弾性X線散乱によるCa$$_{2+x}$$Y$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$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$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$は辺共有のCuO$$_2$$一次元鎖を持った物質であり、CaとYの比($$x$$)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$$_{2-x}$$Cu$$_5$$O$$_{10}$$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$$K$$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($$E_i$$)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、$$dd$$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、$$x=0$$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、$$x=1.67$$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。

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($$sim$$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 $$3d$$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線散乱を用いたSr$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$($$x$$=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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$はCu$$_2$$O$$_3$$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$$x$$=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、$$x=0$$では高温(400K)で、$$x=6$$では低温(5K)で観られた。母物質の$$x=0$$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、$$x=6$$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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$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$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$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$$_2$$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$$x$$=0及び圧力下で超伝導を示す組成($$xsim11$$)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$$x$$<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($$x=0,3,6,9,11.5$$)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、$$xle6$$と$$xge9$$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

共鳴非弾性X線散乱によるSr$$_{14-x}$$Ca$$_{x}$$Cu$$_{24}$$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$$_{14-x}$$Ca$$_{x}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$は、x$$geq$$9において高圧下で超伝導を示す。この物質の常圧基底状態として、共鳴軟X線回折実験から、母物質(x=0)と超伝導を示す組成(x$$sim$$11)でそれぞれ5倍, 3倍周期の静的な電荷秩序が報告されている。一方、マイクロ波伝導度の測定からは、x$$<$$9での基底状態がCDW状態であることが報告されている。2つの実験手法間で結果が完全に一致はしておらず、またx=0とx$$sim$$11での静的な電荷秩序の性質が同じであるかという点もまだ明らかになっていない。共鳴非弾性X線散乱(Resonant Inelastic X-ray Scattering: RIXS)は、一般的に入射X線により内殻電子を共鳴励起させ、その励起状態が緩和する過程で放出するX線を分光する手法で、励起の運動量変化を含めて直接電子状態を観測することができる。最近、遷移金属のK吸収端を用いたRIXSからストライプ型電荷秩序に関連した電荷励起が、約1eV付近のバンド内励起(ドープされたホールのZhang-Riceバンド内でのダイナミクスに対応)で観測されたが、二本足梯子格子系でも同様に、電荷秩序と関連した電荷励起が観測できることが期待される。そこで本研究では、Sr$$_{14-x}$$Ca$$_{x}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$の常圧基底状態に新しい知見を得ることを目的として、RIXSによる電荷秩序と関連する電荷励起の観測を試みた。これまでにx=0, 6の組成に関する結果を示してきたが、本講演では新たに測定したx=3, 9, 11.5での結果を加えて報告する。

口頭

共鳴非弾性X線散乱を用いた高圧下での電子状態の観測

吉田 雅洋; 石井 賢司; Jarrige, I.; 水木 純一郎; 村上 洋一*; 工藤 一貴*; 小池 洋二*

no journal, , 

高輝度放射光の利用とともに発展してきた共鳴非弾性X線散乱(Resonant Inelastic X-ray Scattering: RIXS)は、運動量分解した電子状態を観測できる実験手法である。特に、3d遷移金属のK-edge RIXSは透過性の高い硬X線を利用するため、極限環境下での測定が可能である。この利点に注目し、われわれは高圧下における電子状態の測定を目指して、ダイアモンドアンビルセル(Diamond Anvil Cell: DAC)を用いたRIXS実験の開発を行った。最初の測定物質として、二本足梯子格子系銅酸化物Sr$$_{14-x}$$Ca$$_x$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$を選んだ。この物質系は、常圧下では電荷秩序($$x=0, xsim11$$)が、圧力下では、金属絶縁体転移($$x=0$$)や超伝導転移($$xge9$$)が起こることが知られている。したがって、加圧によって、電子状態が大きく変化し、それを反映して電荷励起スペクトルの顕著な変化が期待できる。本講演では、母物質($$x=0$$)での、圧力下RIXS実験に関して報告を行う。

口頭

Electronic excitations by resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 池内 和彦*; 村上 洋一*; 水木 純一郎; 石原 純夫*; 筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通; et al.

no journal, , 

In strongly correlated electron systems, such as transition metal oxides, it is widely recognized that the role of three degrees of freedom of the electron, i.e., charge, spin, and orbital are key ingredients to understand the electronic properties of these compounds. Among the degrees of freedom, dynamics of the spin in momentum-energy (Q-$$omega$$) space is studied by inelastic neutron scattering. On the other hand, photon is sensitive to the charge and its anisotropy, orbital, and therefore inelastic X-ray scattering (IXS) is suitable for the measurement of their excitations. In this sense, IXS can be considered as a complementary technique of the inelastic neutron scattering. Recently, brilliant X-rays from modern synchrotron radiation sources have enabled us to observe electronic excitations with IXS. Especially, resonant inelastic X-ray scattering (RIXS), where the incident photon energy is tuned near an absorption edge of a constituent element, has an advantage of significant resonant enhancement of inelastic signals and RIXS has been used to measure electronic excitations in strongly correlated electron systems. We will present our Cu K-edge RIXS works of charge-ordered Sr$$_{14}$$Cu$$_{24}$$O$$_{41}$$ and orbital-ordered KCuF$$_{3}$$ focusing on the charge and orbital excitations.

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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