ホール注入型低次元CuO鎖化合物の酸素の電子状態

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平成15年度は(Sr,Y,La,Ca)14Cu24041単結晶試料の酸素K吸収端近傍のX線吸収・発光分光(XAS・XES)実験の結果の解析及び(Ca,Y)4Cu5010単結晶試料作製・XAS・XESの実験を行なった。(St,Ca)14Cu24041では、従来報告されていたCa置換によるチェーン位置からラダー位置へのホールの移動は観測されず、ラダー位置でのホールの全量はCa濃度に関係しないことが分かった。さらに偏光依存性を詳細に解析することにより、ラダー内の2つの異なった酸素位置(横木:rung、縦木:leg)のホール分布を求めることに成功した。Caゼロの試料では、ホールはrungとlegそれぞれにほぼ同数で分布しているが、Ca置換に伴いleg成分が増える事がわかった。このlegのホールは隣のラダーのCuに伸びる酸素の2p軌道に入っており、ラダー間の相互作用は非常に小さいという従来の解釈に反し、ラダー同士の結合があり、超伝導出現と向時に起きている事が分かった。この物質の超伝導が理論的に予想されたラダーの超伝導ではなく、2次元CuO2面が主役である銅酸化物の超伝導と類似のものであることを示唆している。これらの結果はCa置換による電気伝導度の異方性の変化も矛盾なく説明でき、現在J.Phys.Soc.Jpn.に投稿中である。(Ca,Y)4Cu5010は上記ラダー物質の構造の一部である辺共有CuO鎖構造のみからなる物質である.。Ca/Y比の調整によりホール濃度の制御が容易である。多結晶試料で、ホール濃度に比例した明確なXASピークが観測されたが、UHBと考えられる吸収強度はホール濃度に依存しないことが分かった。単結晶試料の異方性からCuO4プラケットに局在しているZhang-Rice一重項(ZRS)状態の存在を導き出した。この局在したZRSはプラケットを長方形から正方形に歪ませると考えられ、詳細な構造解析[1]の結果とよく一致することが分かった。この結果も現在投稿準備中である。本年度の補助金は主として高純度原料等消耗品、米国での実験の為の渡航費、解析用コンピュータに充てた。[1]:Y.Miyazaki et al.,J.Solid State Chem.,145(1999)p.511.