超高分解能光電子分光装置の建設と高温超伝導体フェルミ準位微細電子構造の研究

超高分辨率光电子能谱设备构建及高温超导体费米能级精细电子结构研究

• 批准号: 02J10266
• 负责人: 佐藤 宇史
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J10266/
• 关键词: 酸化物高温超電導体; 角度分解光電子分光

東北大学において、新型超高分解能角度分解光電子分光装置の建設を行った。具体的には、極低温化のために、2重の極低温ラディエーションシールドの設計・取り付けを行った。また、エネルギー分解能向上のために、ミューメタルシールド試料槽の設計・取り付けを行い、低磁場下での測定を実現した。さらに、電源系・測定系の改良の結果、気体Xeの測定において、1.5meVという超高分解能を達成した。超高分解能光電子分光装置、及び米国ウィスコンシン州放射光施設を用いて、単位格子中に含まれるCuO_2面の数(n)を1から3まで系統的に変化させてホールドープ型Bi系高温超伝導体の角度分解光電子分光を行った。その結果、n=2,3の両物質において、超伝導状態で、フェルミ準位近傍における強い多体相互作用の存在を示すバンド分散の折れ曲がり構造(kink構造)を観測することに成功した。また、このkink構造は、超伝導転移温度以上では消失し、かつブリルアンゾーン中の(π,0)点近傍の波数領域で強く観測されることが分かった。さらに、このようなkinkの波数・温度依存性は、n=1のBi系高温超伝導体では観測されないことを見出した。これらの事から、ホール型高温超伝導体における準粒子の形成には、Q=(π,π)の波数をもつ磁気的共鳴モードが強く影響していると結論した。また、電子ドープ型Nd系高温超伝導体の角度分解光電子分光を行い、ホール型と同様、kinkの強い波数依存性と温度変化を観測した。以上の実験事実から、高温超伝導機構には磁気的相互作用が密接に関係していると結論した。

Construction of a new type of ultra-high resolution angular resolution optoelectronic spectroscopic device at Tohoku University The specific design and selection of ultra-low temperature and ultra-low temperature Design and selection of sample tank for high temperature and low magnetic field measurement In addition, the improvement of the power supply system and the measurement system, the measurement of Xe, and the ultra-high decomposition energy of 1.5meV were achieved. Ultra-high resolution energy photoelectron spectroscopic device, and application of high resolution Bi-based high temperature superconductors in emission light application. The number (n) of CuO2 planes in a single lattice is 1 to 3. The results show that the existence of strong many-body interactions in the vicinity of the quantum level in the superconducting state of n=2,3 matter has been successfully measured using a dispersed and curved structure (kink structure). The wave number near the point (π, 0) in the structure of the kink is strongly measured above the transition temperature. The wave number and temperature dependence of Bi system high temperature superconductors with n=1 are observed. Q=(π,π) and Q=(π,π) have strong influence on the formation of quasi-particles in high-temperature superconducting conductors. Angular resolution photoelectron spectroscopy of high temperature Nd system superconductors, strong wave number dependence and temperature variation of Nd system superconductors The conclusion is that the interaction between magnetic field and high temperature superconducting mechanism is closely related.

项目成果

T.Takahashi: "Angle-resolved photoemission study of novel boride compounds"Journal of Physical Society of Japan. 71. 5-10 (2002)

T.Takahashi：“新型硼化物化合物的角分辨光发射研究”日本物理学会杂志。

H.Matsui: "High-resolution photoemission study of FeSr_2YCn_2O_<6+δ>"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 63. 2329-2332 (2002)

H.Matsui：“FeSr_2YCn_2O_<6+δ> 的高分辨率光发射研究”《电子光谱学及相关现象》杂志 63. 2329-2332 (2002)。

H.Matsui: "Systematics of electronic structure and interactions in Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_2O_<2n+4>(n=1-3) by angle-resolved photoemission spectroscopy"Physical Review B. (in press). (2003)

H.Matsui：“通过角分辨光电子能谱系统研究 Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_2O_<2n 4>(n=1-3) 中的电子结构和相互作用”Physical Review B.（出版中）。

T.Takeuchi: "High-resolution photoemission spectroscopy for the layered antifferomagnettic (La_<1-z>Ndz)_<0.46>Sro_<54>MnO_3"Journal of Synchrotron Radiation. 9. 237 (2002)

T.Takeuchi：“层状反磁磁 (La_<1-z>Ndz)_<0.46>Sro_<54>MnO_3 的高分辨率光电子能谱”同步辐射杂志。

S.Nishina: "Zn-substitution effects on the low-energy quasiparticles in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> studied by angle-resolved photoemission spectroscopy"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 63. 1069-1072 (2002)

S.Nishina：“通过角分辨光电子能谱研究Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>中低能准粒子的Zn取代效应”固体物理与化学杂志63。1069-1072（2002）。