キャリア注入されたCuO一次元鎖の光学的性質

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本研究はPrBa_2Cu_3O_7の有する、キャリア注入され、本質的には金属的と考えられるCuO一次元鎖の電荷応答を光反射分光により調べ、量子細線などを応用したメゾスコピック素子の物理的基礎を与えると期待される「朝永-ラッティンジャー液体」状態の実験的検証を行うことを目的としている。第2年度の平成14年度は、平成13年度の測定系整備および単結晶試料育成・評価をもとに、異方的な反射率を測定し、以下の成果を収めた。(1) PrBa_2Cu_3O_7の光学応答には大きな異方性があり、CuO一次元鎖が一次元導体であることを裏付けるものとなっているが、PrBa_2Cu_4O_8のCuO一次元鎖とは異なり、光学伝導度に、特徴的な2成分構造が確認できなかった。このことは単鎖と二重鎖の電子状態の違いを示すもので、一次元導体全般の電子状態を議論する際にも重要な知見となる。(2) CuO一次元二重鎖を有するPrBa_2Cu_4O_8のCuサイトをZnで置換した試料について反射分光実験を行い、ZnによってCuO_2面とCuO鎖の間でキャリアの再分配が生じている可能性を議論した。(3) PrBa_2Cu_4O_8の有するCuO一次元鎖の垂直方向の光反射率測定を行い、低温で金属伝導に特徴的な反射率エッジを確認した。このことは、鎖間相互作用によってCuOユニットの次元が高温域の一次元的なものから低温域での高次元的なものへと変化することを裏付けるものである。(4) 3価のPrサイトを一部4価のCeで置換することにより、CuO鎖のドーピング・レベルを制御する試みを行った。