異常量子物質に対する共鳴非弾性X線散乱の理論的研究

反常量子物质共振非弹性X射线散射的理论研究

• 批准号: 17038003
• 负责人: 筒井 健二
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17038003/
• 关键词: 共鳴非弾性X線散乱; 銅酸化物高温超伝導物質; 数値的厳密対角化法; 梯子格子銅酸化物; 電荷励起スペクトル

本研究ではSr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>やSrCu_2O_3等の梯子格子系銅酸化物のCu K吸収端共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルを理論的に明らかにした.Sr_<14-x>Ca_xCu_<24>O_<41>における梯子方向(鎖方向)の光学伝導度において梯子及び鎖両方からの寄与としてスペクトルが現れ,そのx依存性が明らかにされている.光学伝導度は電子系の波数q=0の励起に対し,RIXSでは励起の波数qの依存性も見ることが可能であり,より明確に梯子格子系の電荷励起の様子を調べられる.これまでに理論及び実験的研究により,銅酸化物高温超伝導物質及び関連物質である一次元系銅酸化物のRIXSにおいて,Zhang-RiceバンドからCu上部Hubbardバンドへの励起に対応するスペクトルに特徴的な波数依存性を持つことが明らかになってきている.特に理論的には,二次元系では反強磁性のスピン相関とRIXSの波数依存性が関係し,一次元系ではスピン・電荷分離の特徴として捉えられることが分かってきた.梯子格子のRIXSスペクトルの計算を,内殻ホールの軌道を含めた2x8サイトのHubbard ladder模型に対する数値的厳密対角化法を用いて行った.その結果,ホールを少量ドープした場合,RIXSスペクトルはほとんど変化せず絶縁体の波数依存性が残り,二次元系の場合と対照的であることが分かった.二次元系の場合はホールによって反強磁性に並んだスピン配置が急激に壊されるのに対し,梯子格子系では,それぞれの横桟で組んだスピン一重項状態が,ドープに対しそのまま残るためと考えられる.また、Cu L吸収端共鳴非弾性X線散乱では,そのX線の吸収・放出がCu 2p軌道と,調べたいCu 3d軌道との間の遷移により行われる.L吸収端非弾性散乱スペクトルの主なものは,始状態で3d(x2y2)に存在していたホールが,それ以外の3d軌道に移動する励起プロセスの,いわゆるd-d励起に起因したものである.その一方で,K吸収端非弾性散乱で見られていたような,ザン・ライス一重項バンドからCu上部ババードバンドへの励起(モットギャップ励起)も強度的には小さいが特徴的な波数依存性を持って存在すると考えられる.そこでd-d励起及びモットギャップ励起に起因したスペクトルがそれぞれどのような波数依存性で見られるかに注目した.簡単のためX線の偏光を面内のものに限定し,2バンドのババード模型にCu 2p軌道を加えた模型を用いてクラスター計算を行った.その結果,d-d励起よりもモットギャップ励起の方が波数に対する変化が大きいため,波数変化に対するスペクトル変化を調べることによりモットギャップ励起に起因したスペクトルがL吸収端非弾性散乱でも見いだせることが分かった.

This study で は Sr_ 14 - < x > Ca_xCu_ < 24 > O_ < > 41 や SrCu_2O_3 の ladder grid system such as acidification copper content の Cu K suction 収 resonance non 弾 X-ray scattered (RIXS) ス ペ ク ト ル を theory に Ming ら か に し た. Sr_ 14 - < X > Ca_xCu_ < 24 > O_ < > 41 に お け る direction (lock) the ladder の optical 伝 conductance に お い て ladder and び lock that struck か ら の send と し て ス ペ ク ト ル が れ, そ の X dependency が Ming ら か に Youdaoplaceholder0 されて る. Optical 伝 conductance は an electronics の wave number q = 0 の wound up に し, seaborne RIXS で は wound up の wave number q の dependency も see る こ と が may で あ り, よ り clear に grid is の charge wound up the ladder の others child を adjustable べ ら れ る. こ れ ま で に theory and び be 験 research に よ り, acidic copper content high temperature super 伝 guide material and び masato even material で あ る a component system copper acidification Content の RIXS に お い て, Zhang - Rice バ ン ド か ら Cu upper Hubbard バ ン ド へ の wound up に 応 seaborne す る ス ペ ク ト ル に of 徴 な wavenumber dependency を hold つ こ と が Ming ら か に な っ て き て い る. に theory of に は, two component system で は against strong magnetic の ス ピ ン phase masato と RIXS の wavenumber dependency が masato し, a component system で は ス ピ ン, charge separation の, 徴 と し て catch え ら れ る こ と が points か っ て き た. The ladder lattice <s:1> RIXSスペ ト ト <s:1> <s:1> calculation を, the inner shell ホ ホ <s:1> <s:1> <s:1> track を contains めた2x8サ ト ト <s:1> Hubbard Ladder model に す seaborne る 厳 close Angle polices of the numerical method of を with い て line っ た. そ の results, ホ ー ル を small ド ー プ し た occasions, RIXS ス ペ ク ト ル は ほ と ん ど variations change せ の ず never try body wave number dependence が residual り, secondary component system と の occasion of seaborne で あ る こ と が points か っ た. Secondary component system の occasions は ホ ー ル に よ っ て against strong magnetic に and ん だ ス ピ ン configuration が nasty shock に 壊 さ れ る の に し seaborne, ladder grid system で は, そ れ ぞ れ の transverse 桟 で group ん だ ス ピ ン a heavy item status が, ド ー プ に し seaborne そ の ま ま る residue た め と exam え ら れ る. ま た, Cu The resonance of the non-elastic X-ray at the suction end is scattered at で, the そ <s:1> X-ray is absorbed and released at がCu 2p orbitals と, and the modulation is べた べた Cu の migration between 3 d orbital と の に よ り line わ れ る. L suction 収 non 弾 scattered ス ペ ク ト ル の main な も の は, beginning state で 3 d (x2y2) に し て い た ホ ー ル が, そ れ の outside 3 d orbital に mobile す る wound up プ ロ セ ス の, い わ ゆ る d - d cause wound up に し た も の で あ る. そ の side で, K suction 収 non 弾 scattered で see ら れ て い た よ う な, ザ ン · ラ イ ス a heavy item バ ン ド か ら Cu upper バ バ ー ド バ ン ド へ の wound up (モ ッ ト ギ ャ ッ プ excitation) も intensity に は small さ い が of 徴 な wavenumber dependency を hold っ て exist す る と exam え ら れ る. そ こ で d - d wound up and び モ ッ ト ギ ャ ッ プ cause wound up に し た ス ペ ク ト ル が そ れ ぞ れ ど Youdaoplaceholder0 wavenumber dependence で see られる に に note that た た. Jane 単 の た め X-ray の polarization を in-plane の も の に limit し, 2 バ ン ド の バ バ ー ド model に Cu 2 p orbitals を plus え を た model with い て ク ラ ス タ ー count を っ た. そ の results, d - d wound up よ り も モ ッ ト ギ ャ ッ プ wound up の party が wavenumber に す seaborne る large variations change が き い た め, wave number variations change に す seaborne る ス ペ ク ト ル variations change を adjustable べ る こ と に よ り モ ッ ト ギ ャ ッ プ cause wound up に し た ス ペ ク ト ル が L suction 収 non 弾 scattered で If you see だせる だせる とが, please refer to とが った.

项目成果

Mott Gap Excitations in Twin-Free YBa2Cu307-□(Tc=93K) Studied by Resonant Inelastic X-Ray Scattering

共振非弹性X射线散射研究双自由YBa2Cu307-□(Tc=93K)中的莫特间隙激发

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review Letters 94
• 作者: Takeshi Rachi;Harukazu Yoshino;Katsumi Tanigaki;K.Ishii
• 通讯作者: K.Ishii

Theory of Cu L-edge resonant inelastic X-ray scattering in insulating cuprates

绝缘铜酸盐中铜L边共振非弹性X射线散射理论

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physics and Chemistry of Solids 67
• 作者: K.Tsutsui;H.Yamamoto;T.Tohyama;S.Maekawa
• 通讯作者: S.Maekawa

Theoretical study of resonant inelastic X-ray scattering in ladder cuprates

梯形铜酸盐共振非弹性X射线散射的理论研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310
• 作者: Y.Sekine;K.Ishikawa;E.Kikuchi;M.Matsukata;田島文子;高田 康民;Katsuaki Kobayashi;Sayaka Inagaki;K.Tsutsui
• 通讯作者: K.Tsutsui

Disperstion relation of charge gap excitations in quasi-ID Mott insulators studied by resonant X-ray scattering

通过共振 X 射线散射研究准 ID 莫特绝缘体中电荷间隙激发的色散关系

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Physics and Chemistry of Solids 66
• 作者: Y.Sekine;K.Ishikawa;E.Kikuchi;M.Matsukata;田島文子;高田 康民;Katsuaki Kobayashi;Sayaka Inagaki;K.Tsutsui;T.Tohyama;D.Qian
• 通讯作者: D.Qian

Momentum Dependence of Charge Excitations in the Electron-Doped Superconductor Nd1.85CeO.15Cu04: A Resonant Inelastic X-Ray Scattering Study

电子掺杂超导体 Nd1.85CeO.15Cu04 中电荷激发的动量依赖性：共振非弹性 X 射线散射研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review Letters 94
• 作者: Takeshi Rachi;Harukazu Yoshino;Katsumi Tanigaki;K.Ishii;K.Ishii
• 通讯作者: K.Ishii