電子ドープ系銅酸化物における電荷・スピン複合励起の研究

电子掺杂铜氧化物中电荷自旋复合激发的研究

• 批准号: 15J03038
• 负责人: 佐藤 研太朗
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03038/
• 关键词: 高温超伝導; 銅酸化物超伝導体; 強相関電子系; 磁気励起; 中性子非弾性散乱測定

本課題はキャリアドープされた銅酸化物における電荷・スピン複合励起メカニズム解明を目的としており、ホール/電子ドープ系銅酸化物の磁気励起スペクトル解析、電子ドープ系銅酸化物母物質の高エネルギー中性子非弾性散乱測定の準備を行った。超伝導相の電子状態理解のためにはその磁気励起メカニズムの解明、さらにキャリアタイプの違いの理解が不可欠である。本年度はホールドープ系銅酸化物La2-xSrxCuO4、電子ドープ系銅酸化物Pr1.4-xLa0.6CexCuO4の磁気励起スペクトル解析を実施した。膨大なデータ解析のため、専用コンピュータの立ち上げを行い解析時間の短縮に成功した。また運動量分解能の解析的な計算を実施した。そして励起形状を正確に決定するフィッティング方法を確立した。上記努力によりキャリアドープされた系の励起形状を確度高く解析することに成功した。ホールドープ系ではドープに伴いスペクトル強度は小さくなり、高エネルギー領域分散の傾きが小さくなることが判明した。また60 meV以下の領域ではドープに伴い急峻な格子非整合励起構造が発達していくことが分かった。一方電子ドープ系では、ドープに伴い強度が小さくなり、分散の傾きはホールドープ系とは逆に大きくなることが明らかになった。電子ドープ系銅酸化物においては、電荷供給層の元素置換に加え還元処理を施すことで超伝導が初めて発現する。還元処理で除去される酸素サイトによっては、母物質ですらモット絶縁体ではなく、反強磁性秩序が絶縁性の原因となるスレーター絶縁体に変化するとの指摘も近年されつつある。そこでAs-grown試料と還元処理を施した試料の励起スペクトル比較から、モット絶縁体的かスレーター絶縁体的であるかの峻別を目的とし測定準備を行った。移動溶媒浮遊帯域法で電子ドープ系母物質Pr1.6La0.4CuO4高品質単結晶の計50g程度の育成に成功した。

该目标是阐明载体掺杂铜氧化物中的电荷旋转复合激发机制，并准备好对孔/电子掺杂的铜氧化物的磁激发光谱分析，并测量了对电子掺杂的铜氧化物氧化物氧化物基质材料的高能中子非弹性散射。要了解超导阶段的电子状态，必须了解磁激励机制并了解载体类型的差异至关重要。今年，进行了全掺杂的氧化铜LA2-XSRXCUO4和电子掺杂的氧化铜PR1.4-XLA0.6CEXCUO4的磁激发光谱分析。由于大量数据分析，我们成功地设置了一台专用计算机来缩短分析时间。还进行了动量分辨率的分析计算。已经建立了一种准确确定激发形状的拟合方法。已经做出了上述努力来准确分析载体系统的激发形状。发现在孔掺杂系统中，光谱强度随掺杂而降低，并且高能区域的分散斜率变小。还发现，陡峭的晶格 - 含量激发结构在60 MEV以下的区域掺杂而发展。另一方面，已经揭示了强度随掺杂而降低，并且与孔掺杂系统相比，分散斜率变得更大。在电子掺杂的铜氧化物中，超导性首先是通过将电荷供应层中的元素取代进行减少处理而产生的。最近指出的是，取决于在还原处理过程中去除的氧气位点，即使是母材料也不是莫特绝缘子，而是抗铁磁性秩序变化为slater绝缘子，这会导致绝缘材料。因此，进行了测量准备，以区分生长样品的激发光谱和降低处理的样品，以区分它们是Mott绝缘子还是Slater绝缘子。移动溶剂浮动区方法成功地开发了电子掺杂的电子基质PR1.6LA0.4CUO4的高质量单晶，总计约50克。

项目成果

銅酸化物高温超伝導体La2-xSrxCuO4における磁気励起の詳細構造

氧化铜高温超导体La2-xSrxCuO4磁激发的详细结构

• 发表时间: 2015
• 作者: 佐藤研太朗;佐藤研太朗
• 通讯作者: 佐藤研太朗

ホールドープ系銅酸化物高温超伝導体における磁気励起精密測定

空穴掺杂氧化铜高温超导体磁激发的精确测量

• 发表时间: 2016
• 作者: 佐藤研太朗