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論文

Resonant inelastic X-ray scattering study of electronic excitations in insulating K$$_{0.83}$$Fe$$_{1.53}$$Se$$_2$$

Gretarsson, H.*; 野村 拓司; Jarrige, I.*; Lupascu, A.*; Upton, M. H.*; Kim, J.*; Casa, D.*; Gog, T.*; Yuan, R. H.*; Chen, Z. G.*; et al.

Physical Review B, 91(24), p.245118_1 - 245118_8, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:33.5(Materials Science, Multidisciplinary)

We report an Fe $$K$$-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of K$$_{0.83}$$Fe$$_{1.53}$$Se$$_2$$. This material is an insulator, unlike many parent compounds of iron-based superconductors. We found a sharp excitation around 1 eV, which is resonantly enhanced when the incident photon energy is tuned near the pre-edge region of the absorption spectrum. The spectral weight and line shape of this excitation exhibit clear momentum dependence. In addition, we observe momentum-independent broad interband transitions at higher excitation energy of 3-7 eV. Calculations based on a 70 band $$dp$$ orbital model, using a moderate $$U_{rm eff}$$ = 2.5 eV, indicate that the 1 eV feature originates from the correlated Fe 3$$d$$ electrons, with a dominant $$d_{xz}$$ and $$d_{yz}$$ orbital character. We find that a moderate $$U_{rm eff}$$ yields a satisfying agreement with the experimental spectra, suggesting that the electron correlations in the insulating and metallic iron based superconductors are comparable.

論文

Kondo interactions from band reconstruction in YbInCu$$_4$$

Jarrige, I.*; 小谷 章雄*; 山岡 人志*; 辻井 直人*; 石井 賢司; Upton, M.*; Casa, D.*; Kim, J. H.*; Gog, T.*; Hancock, J. N.*

Physical Review Letters, 114(12), p.126401_1 - 126401_5, 2015/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:58.5(Physics, Multidisciplinary)

We combine resonant inelastic X-ray scattering and model calculations in the Kondo lattice compound YbInCu$$_4$$, a system characterized by a dramatic increase in Kondo temperature and associated valence fluctuations below a first-order valence transition at T $$simeq$$ 42 K. The bulk-sensitive, element-specific, and valence-projected charge excitation spectra reveal an unusual quasigap in the Yb-derived state density which drives an instability of the electronic structure and renormalizes the low-energy effective Hamiltonian at the transition. Our results provide long-sought experimental evidence for a link between temperature-driven changes in the low-energy Kondo scale and the higher-energy electronic structure of this system.

論文

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

 被引用回数:9 パーセンタイル:44.68(Materials Science, Multidisciplinary)

We have performed resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) near the Cu-$$K$$ edge on various cuprate superconductors, covering underdoped to heavily overdoped regimes and focusing on charge excitations inside the charge-transfer gap. RIXS measurements with $$E_i$$= 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

Resonant inelastic X-ray scattering study of charge excitations in superconducting and nonsuperconducting PrFeAsO$$_{1-y}$$

Jarrige, I.*; 野村 拓司; 石井 賢司; Gretarsson, H.*; Kim, Y.-J.*; Kim, J.*; Upton, M.*; Casa, D.*; Gog, T.*; 石角 元志*; et al.

Physical Review B, 86(11), p.115104_1 - 115104_4, 2012/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.69(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄系高温超伝導体PrFeAsO$$_{0.7}$$とその親物質であるPrFeAsOに対して、運動量分解した共鳴非弾性X線散乱を初めて観測した。主な結果は次の2点である。まず、第一に、16バンドの$$dp$$模型を用いて、低エネルギーの励起が$$xz$$, $$yz$$軌道の特性を有する$$dd$$バンド内遷移に支配されていることを示し、電子相関に強く依存していることを示す。これによって、クーロン斥力$$U$$とフント結合$$J$$を見積もることができる。特に軌道依存した電子相関における$$J$$の果たす役割が明らかとなる。第二に、短距離の反強磁性相関が$$Gamma$$点での励起の説明には不可欠であることから、超伝導状態においてもそれが存在することが示される。

論文

Magnetic nature of the 500 meV peak in La$$_{2-x}$$Sr$$_x$$CuO$$_4$$ observed with resonant inelastic X-ray scattering at the Cu $$K$$-edge

Ellis, D. S.*; Kim, J.*; Hill, J. P.*; 脇本 秀一; Birgeneau, R. J.*; Shvyd'ko, Y.*; Casa, D.*; Gog, T.*; 石井 賢司; 池内 和彦*; et al.

Physical Review B, 81(8), p.085124_1 - 085124_12, 2010/02

 被引用回数:36 パーセンタイル:80.58(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a comprehensive study of the temperature and doping dependence of the 500 meV peak observed at $${bf q}=(pi,0)$$ in resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments on La$$_2$$CuO$$_4$$. The intensity of this peak persists above the N$'e$el temperature ($$T$$$$_{rm N}$$ = 320 K), but decreases gradually with increasing temperature, reaching zero at around $$T$$ = 500 K. The peak energy decreases with temperature in close quantitative accord with the behavior of the two-magnon $$B_{1g}$$ Raman peak in La$$_2$$CuO$$_4$$ and, with suitable rescaling, agrees with the Raman peak shifts in EuBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_6$$ and K$$_2$$NiF$$_4$$. The overall dispersion of this excitation in the Brillouin zone is found to be in agreement with theoretical calculations for a two-magnon excitation. Upon doping, the peak intensity decreases analogous to the Raman mode intensity and appears to track the doping dependence of the spin-correlation length. Taken together, these observations strongly suggest that the 500 meV mode is magnetic in character and is likely a two-magnon excitation.

論文

Incident energy and polarization-dependent resonant inelastic X-ray scattering study of La$$_2$$CuO$$_4$$

Lu, L.*; Hancock, J. N.*; Chabot-Couture, G.*; 石井 賢司; Vajk, O. P.*; Yu, G.*; 水木 純一郎; Casa, D.*; Gog, T.*; Greven, M.*

Physical Review B, 74(22), p.224509_1 - 224509_9, 2006/12

 被引用回数:34 パーセンタイル:79.35(Materials Science, Multidisciplinary)

モット絶縁体であるLa$$_2$$CuO$$_4$$について、1-7eVのエネルギー損失領域に渡って測定した銅のK吸収端での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)の研究について報告する。高温超伝導体HgBa$$_2$$CuO$$_{4+delta}$$で最初に見つかったように、入射エネルギーに対して散乱断面積が細かく変わることを利用して、RIXSスペクトルには分散の小さい幾つかの電子正孔対励起があることを示すことができた。励起の詳細な構造がCuO$$_2$$面に垂直な偏光と平行な偏光で類似していることから、励起には$$1s$$正孔が中心的な役割を果たしていることがわかる。一方で、2eV付近に現れる励起強度については偏光依存性があることから、異なる電荷移動プロセスと考えられる2つの励起が存在することがわかった。この偏光依存性は、RIXSのプロセスにおいて$$4p$$電子も何らかの役割を果たしていることを示唆している。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering study of overdoped La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$

脇本 秀一; Kim, Y.-J.*; Kim, H.*; Zhang, H.*; Gog, T.*; Birgeneau, R. J.*

Physical Review B, 72(22), p.224508_1 - 224508_7, 2005/12

 被引用回数:12 パーセンタイル:49.29(Materials Science, Multidisciplinary)

銅K吸収端を用いた共鳴非弾性X線散乱を過剰ドープ領域La$$_{2-x}$$Sr$$_{x}$$CuO$$_{4}$$($$x=0.25$$, $$0.30$$)に対して初めて行った。低ホール濃度試料と同様に、8.992keVに電荷輸送励起を、8.998keVに分子軌道励起をそれぞれ観測した。低濃度試料との比較から、ホール濃度増加に伴い電荷輸送ギャップが単調増加し、母体物質であるLa$$_2$$CuO$$_4$$と比べて過剰ドープ試料のギャップは1eV程度大きいことがわかった。これはARPESの結果から予想される化学ポテンシャルの変化より大きく、バンドのエネルギー順位の変化がある可能性を示唆した。また、ホールをドープするにつれ、電荷輸送ギャップ内に現れる連続体的励起を、銅K吸収端共鳴非弾性X線散乱としては非常に高い分解能(0.13eV)を用いて、精密観測を行った。結果、過剰ドープ試料では、連続体励起上に新たなピークが存在することを示し、電子ドープ系などで観測されているバンド内励起がホールドープ系でも存在することが示唆された。

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