赤外・ラマン分光による酸素同位体置換効果の研究

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Bi_2Sr_2Ca_<1-x>YxCu_2O_<8+δ>(Bi2212)について、アンダードープ試料を含む幅広い組成の単結晶試料を作成し、赤外-紫外反射率を測定して光学伝導度の温度変化を求めた。電子-ボゾン相互作用について詳細を明らかにするため、次の式で定義される自己エネルギー(optical self-energy)を求めた。σ(ω)≡(iω^2_p)/(4π)1/(ω-2Σ^<οp>(ω)')この自己エネルギーは角度分解光電子分光から求めた自己エネルギーとよく対応することが報告されている。この自己エネルギーの実部は、電子が相互作用するボゾンのエネルギーに対応するが、そのピークのエネルギーはドープ量を変化させてもあまり変化しないことがわかった。これは、scanning tunnel spectroscopy(STS)での最近の報告と対応し、電子-格子相互作用の重要性を示唆する。さらに、^<16>O→^<18>O置換用のアニール装置を作成し、YBa_2Cu_3Oy(YBCO)の単結晶試料の最適ドープ試料(Tc=91K)、アンダードープ試料(Tc=57K)について、Bi2212のアンダードープ試料(Tc=86K)について^<16>O→^<18>Oの置換を行い、赤外-紫外反射率測定により光学伝導度を求めたその結果、自己エネルギーの実部のピークが^<16>O→^<18>Oによって低エネルギーにシフトすることがわかった。これは電子-格子相互作用の重要性の証拠であるが、さらにアンダードープでシフト量が大きくなることがわかった。このことから、アンダードープでは電子-格子相互作用が最適ドープに比べて強くなっているとが示唆される。