Probing inter- and intrachain Zhang-Rice excitons in Li2CuO2 and determining their binding energy
Probing inter- and intrachain Zhang-Rice excitons in Li2CuO2 and determining their binding energy
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探测 Li2CuO2 中的链间和链内张赖斯激子并测定其结合能
DOI：
10.1103/physrevb.94.165118
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发表时间：
2016
影响因子：
3.7
通讯作者：
T. Schmitt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Monney;V. Bisogni;K.-J. Zhou;R. Kraus;V. N. Strocov;G. Behr;S.-L. Drechsler;H. Rosner;S. Johnston;J. Geck;T. Schmitt
铜酸盐材料，例如具有高温超导性的材料，代表了一类著名的材料，其中强纠缠电荷和自旋之间的相关性产生复杂的相图。几年前，Zhang-Rice 单线态被提出作为空穴掺杂铜酸盐中的天然准粒子。这种准粒子的出现和结合能由同一板上一对具有反平行自旋的束缚空穴组成，取决于局部电子相互作用，这是理解铜酸盐物理的基本量。在这里，我们采用最先进的共振非弹性 X 射线散射 (RIXS) 来探测准一维链铜酸盐中板的相关物理特性。通过将入射光子能量调整到 Oedge，我们在 RIXS 过程中填充与张-莱斯准粒子相关的束缚态。链内和链间的Zhang-Rice单态都被观察到，并且它们的出现取决于最近邻自旋-自旋相关性，这在本实验中很容易探测到。我们还提取了Zhang-Rice单线态的结合能，并在RIXS光谱中识别了Zhang-Rice三重态激发。
Cuprate materials, such as those hosting high-temperature superconductivity, represent a famous class of materials where the correlations between the strongly entangled charges and spins produce complex phase diagrams. Several years ago, the Zhang-Rice singlet was proposed as a natural quasiparticle in hole-doped cuprates. The occurrence and binding energy of this quasiparticle, consisting of a pair of bound holes with antiparallel spins on the sameplaquette, depends on the local electronic interactions, which are fundamental quantities for understanding the physics of the cuprates. Here, we employ state-of-the-art resonant inelastic x-ray scattering (RIXS) to probe the correlated physics of theplaquettes in the quasi-one-dimensional chain cuprate. By tuning the incoming photon energy to the Oedge, we populate bound states related to the Zhang-Rice quasiparticles in the RIXS process. Both intra- and interchain Zhang-Rice singlets are observed and their occurrence is shown to depend on the nearest-neighbor spin-spin correlations, which are readily probed in this experiment. We also extract the binding energy of the Zhang-Rice singlet and identify the Zhang-Rice triplet excitation in the RIXS spectra.
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