放射光X線共鳴非弾性散乱による銅酸化物高温超伝導体の電荷ダイナミクス

点击翻译按钮获取中文摘要

SPring-8からの高輝度放射光を用いた共鳴非弾性X線散乱(Resonant Inelastic X-ray Scattering,RIXS)という新しい分光法により、高温超伝導体をなどの強相関銅酸化物の電子励起状態を観測し、その電子構造を解明することを目的として研究を行った。1.La_2CuO_4におけるNi置換効果銅酸化物高温超伝導体は、Cuサイトをスピンの大きさの異なるNiやZnで置換すると急速に超伝導が失われることが知られている。BCS超伝導体における同位体効果と同様、置換効果の理解は重要である。これまでのNi置換効果の研究の多くはNiを磁性不純物として着目したものであったが、Ni置換は電子状態にも何らかの影響があると予想される。今回、RIXSの元素選択性を利用しLa_2Cu_<1-y>Ni_yO_4のy=0.05と0.95の測定を行うことで、Ni周りの電子状態を抽出することに成功した。2.辺共有一次元鎖Ca_<2+χ>Cu_5O_<10>における電荷秩序とその励起状態の観測ドープされたホールか電荷秩序を起こしているx=1.5,1.67において、電荷秩序の起源である長距離クーロンエネルギーを越えるものと考えられる励起が観測できた。この結果から、長距離クーロンエネルギーを含めた定量的な電子状態の議論が可能になる。3.Si結晶を使った分光アナライザー開発CuのK吸収端用としてSiの(553)反射を用いたアナライザーを作製し、性能の評価を行った。エネルギー分解能は現在使用しているGeの(733)反射を用いたものと同程度の450meVであったが、散乱角2θが小さいSi結晶では試料や検出器周りに空間が確保できるので、今後、偏光解析などの実験での利用が期待できる。