共鳴非弾性X線散乱による銅酸化物高温超伝導秩序と電荷励起の統一的観測

共振非弹性X射线散射统一观测铜酸盐高温超导有序和电荷激发

• 批准号: 22K13994
• 负责人: 鈴木 博人
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K13994/
• 关键词: 音響プラズモン; 共鳴非弾性X線散乱; 電荷秩序; 銅酸化物高温超伝導; 電荷励起; 超伝導秩序パラメータ

本計画では最適ドープ銅酸化物高温超伝導体における電荷秩序・素励起を酸素K吸収端共鳴非弾性X線散乱(RIXS)によって包括的に観測することを目的としている。実施計画に添い、最適ドープBi2223のRIXS実験をTaiwan Photon Source 41Aにおいて実施した。測定は移行運動量q=(H,0,L)方向について行なった。まず検出器角度を最大の150度で固定し、サンプル角度を回転させることで励起スペクトルを幅広い運動量移行で測定したところ、音響プラズモンを明瞭に観測することに成功した。プラズモン分散はq=(0,0,L)のゾーン中央でエネルギーが０になる分散関係を持ち、これは２次元電子系の集団電荷励起の特徴である。また、電荷秩序およびそれに伴うフォノン異常の観測にも成功した。次にRIXS測定をディテクター角度とサンプル角度を同時に調整することでLを固定した測定を行なった。予想とは異なり、Bi2223の音響プラズモンの分散関係はLにほとんど依存しないことがわかった。また、超伝導ギャップ励起の同時観測を目指し、低エネルギー領域も詳細に調べた。その結果、低エネルギーの散乱強度は運動量の大きさによらずフォノン励起によって支配されていることがわかった。すなわち酸素K端で測定されるRIXS断面積においては超伝導ギャップ励起を含む低エネルギーの電子励起の強度は弱いことが判明した。以前の銅L吸収端におけるRIXS測定の結果は運動量が小さいところでは電子励起が支配的で、フォノン励起は運動量が大きいところでのみ顕著になる振る舞いを示していた。酸素K吸収端と銅L吸収端とでは散乱断面積が定性的に異なることを示しており、これは新たな知見と言える。また可視光領域におけるスペクトロメータを購入し、実験室における可視光ラマン散乱装置の建設を進めた。

该项目的目的是利用氧 K 边共振非弹性 X 射线散射 (RIXS) 全面观察最佳掺杂铜酸盐高温超导体中的电荷顺序和基本激发。根据实施计划，在台湾光子源41A进行了最佳掺杂Bi2223的RIXS实验。测量沿传递动量q=(H,0,L)的方向进行。首先，通过将探测器角度固定在最大150度并旋转样品角度，我们测量了大范围动量传递的激发光谱，并成功地清晰地观察到了声等离子激元。等离子体激元色散具有在q=(0,0,L)区域中心能量变为0的色散关系，这是二维电子系统中集体电荷激发的特性。我们还成功地观察到了电荷排序和相关的声子异常。接下来，通过同时调整检测器角度和样品角度来固定L，进行RIXS测量。与我们的预期相反，我们发现 Bi2223 中声等离子激元的色散关系几乎与 L 无关。我们还详细研究了低能区域，目的是同时观察超导间隙激发。结果发现，无论动量大小如何，低能散射强度均以声子激发为主。换句话说，在氧K边缘处测量的RIXS截面中，发现包括超导间隙激发在内的低能电子激发的强度较弱。先前在铜 L 吸收边的 RIXS 测量表明，当动量较小时，电子激发占主导地位，而声子激发仅在动量较大时才显着。这表明氧K吸收端和铜L吸收端的散射截面有质的不同，这可以被认为是一个新发现。我们还购买了可见光区域的光谱仪，并在实验室搭建了可见光拉曼散射装置。

项目成果

Ecole polytechnique/College de France(フランス)

巴黎综合理工学院/法兰西学院（法国）

Collective excitations from exotic quantum states in correlated materials

相关材料中奇异量子态的集体激发

• 发表时间: 2022
• 作者: Suzuki Hakuto;Zhao Guoqiang;Okamoto Jun;Sakamoto Shoya;Chen Zhi-Yin;Nonaka Yosuke;Shibata Goro;Zhao Kan;Chen Bijuan;Wu Wen-Bin;Chang Fan-Hsiu;Lin Hong-Ji;Chen Chien-Te;Tanaka Arata;Kobayashi Masaki;Gu Bo;Maekawa Sadamichi;Uemura Yasutomo J.;Jin Changqing;鈴木博人;鈴木博人;鈴木博人;Hakuto Suzuki;Hakuto Suzuki
• 通讯作者: Hakuto Suzuki

外場下・空間分解 RIXS による量子物質の相競合の解明

使用外场和空间分辨 RIXS 阐明量子材料中的相竞争

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木博人;宮脇淳
• 通讯作者: 宮脇淳

共鳴非弾性 X 線散乱による強相関物質の素励起の研究

通过共振非弹性 X 射线散射研究强相关材料中的基本激发

• 发表时间: 2023
• 作者: Suzuki Hakuto;Zhao Guoqiang;Okamoto Jun;Sakamoto Shoya;Chen Zhi-Yin;Nonaka Yosuke;Shibata Goro;Zhao Kan;Chen Bijuan;Wu Wen-Bin;Chang Fan-Hsiu;Lin Hong-Ji;Chen Chien-Te;Tanaka Arata;Kobayashi Masaki;Gu Bo;Maekawa Sadamichi;Uemura Yasutomo J.;Jin Changqing;鈴木博人
• 通讯作者: 鈴木博人

Orebro University(スウェーデン)

厄勒布鲁大学（瑞典）