コンプトン散乱と角度分解光電子分光の相補利用で検証する銅酸化物のフェルミ面

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コンプトン散乱によって、キャリアを8%ドープしたLa系銅酸化物高温超伝導体の電子運動量分布を研究している。過去2年間で300Kと150K、75Kのデータを取得し、それらが強い温度依存性を示すことが分かった。そこで特徴的な温度を見極めるために、より短時間で測定できるコンプトンプロファイルを300K、250K、200K、150K、100K、50K、10Kにて測定し、温度依存性の全体像を掴むことにした。その結果、驚くべきことに、どこかの温度で顕著に変化するというよりは、むしろすべての温度領域にわたって、クロスオーバー的に変化している可能性が示唆された。そこで、150Kを境にして、2022年度は、125Kと25Kで電子運動量分布を測定した。実験データは現在解析中であるが、150Kより高温側では電子ネマチックの効果が顕著であり、それが低温側でクロスオーバー的に密度波の効果を受けて変化していく様子が浮かび上がりつつある。一方、理論研究は、この低温での密度波形成の可能性を受け、電荷およびスピンの揺らぎの効果に着目して実施した。角度分解光電子分光（ARPES）の従来の実験では、真空紫外域の光が用いられていたが、その結果は表面電子状態を強く反映している可能性が浮上した。そこで、バルク敏感な軟X線の実験を最適ドープ試料に対して行った。バルクと表面の電子状態の違いを示す十分なデータは得られなかったが、酸素1sおよび銅2pの吸収端付近の励起エネルギーで共鳴光電子スペクトルを得ることが出来た。一方、よりバルク敏感である硬X線の実験も行った。過少ドープ、最適ドープ、過剰ドープ試料について化学ポテンシャルの温度依存性とその組成依存性に焦点を当てた。その結果、先行研究と定性的に似た傾向が観測されたが、定量的なシフト量に関しては先行研究よりも小さいことが分かった。