超高分解能光電子分光による巨大磁気抵抗マンガン酸化物の研究

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昨年度に引き続き、巨大磁気抵抗を示すマンガン酸化物と、その関連物質について、高分解能角度分解光電子分光実験を行い、フェルミ面やバンド分散の励起光依存性と温度依存性を詳細に調べた。壁かいする事が困難なマンガン酸化物試料の実験を行うために、薄膜単結晶を育成するパルスレーザー堆積装置の建設と、その超高分解能光電子分光装置への接続を行い、in-situ薄膜ARPESシステムを構築した。建設した装置を用いて、113型のペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜を作成した。電気抵抗や磁化率などの物性評価を行い、バルク試料で報告されているものと同様の振る舞いが観測された。マンガン酸化物の研究と並行して、類似した多くの興味深い物性を示すバナジウム酸化物NaV_2O_4の高分解能光電子分光実験を行った。その結果、フェルミ面及びバンド構造が結晶中のバナジウム1次元鎖方向にのみ強い分散を示す擬一次元的性格を持つ事を見出した。この実験結果は、常磁性相および強磁性相の2種類のバンド計算のうち強磁性相の計算結果により良く再現されており、NaV_2O_4が一次元ハーフメタルである事を示すもう一つの証拠であると考えられる。さらに結合エネルギー30meV以下のフェルミ準位極近では、光電子スペクトルに明確な準粒子ピーク構造が観測された。これはフェルミ準位上で準粒子ピーク強度が0になるとする一次元ラッティンジャー液体の予測に反しており、バナジウム鎖間の有限の相互作用があることで、物性に関与するフェルミ準位極近傍の電子構造は3次元フェルミ液体モデルで良く記述される事を示している。一方、30meVより上の結合エネルギーのスペクトル構造は一次元ラッティンジャー液体モデルと良く一致する。以上の結果は、NaV_2O_4の電子構造において1次元ラッティンジャー液体から3次元フェルミ液体のクロスオーバーが起こる特性エネルギーが存在する事を示している。