遷移金属酸化物における電荷・軌道ダイナミックスのスペクトロスコピー

过渡金属氧化物的电荷和轨道动力学光谱

基本信息

批准号：
12046220
负责人：
内田慎一
金额：
$ 35.01万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

銅酸化物を中心に遷移金属酸化物、スクッテルダイト、重い電子系を対象として、光電子分光(ARPES)、STS/STM、遠赤外分光、電子輸送現象等様々なスペクトロスコピー手法を用いて、実空間、運動量空間の電子構造、準粒子ダイナミックス、超伝導特性を探求した。(1)銅酸化物研究においては、ARPESにより、第1ブリュアン帯対角線方向(d波ギャップのノード方向)の準粒子が稀薄ドーピング域でもギャップレスになっていることを発見した。このノード準粒子は超伝導相においても長い寿命をもち、量子力学干渉効果による電子密度の空間変調がSTM/STSで観測された。一方、ブリュアン帯端付近のアンチノード準粒子は、ノーマル状態でギャップをもつが、超伝導凝縮に直接関与していることを明らかにした。(2)高温超伝導体La_<2-x>Sr_xCuO_4、YBa_2Cu_3O_<6+d>の比熱と電気伝導度を、角度分解光電子分光の測定結果により説明することを試みた。不足ドープ領域では、フェルミ面の一部(フェルミ・アーク)を除いて準粒子数そのものが減っていること、フェルミ・アーク上の準粒子数はドープしたホール濃度で与えられ、通常の機構で電気伝導に寄与することがわかった。また、Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d>について化学ポテンシャルの温度変化を測定し、理論的予測と一致する結果を得た。(3)異方的超伝導体の超伝導状態及びノーマル状態の研究を行った。スクッテルダイト超伝導体PrOs_4Sb_<12>の超伝導状態の研究では。熱伝導度を磁場を様々な方向にかけて測定することにより低磁場で結晶の対称性を破った2回対称の超伝導波動関数が現れていることを明らかにした。また2次元重い電子超伝導体CeCoIn_5のノーマル状態において電気抵抗、ホール係数、ネルンスト係数を測定しこれらは高温超伝導体と類似していることを明らかにした。

利用光电子能谱 (ARPES)、STS/STM、远红外光谱和电子传输现象等各种光谱技术，我们以铜氧化物、过渡金属氧化物、方钴矿和重电子系统为目标，探索了电子结构、准粒子动力学、以及实空间和动量空间中的超导特性。（1）在铜氧化物的研究中，ARPES发现第一布里渊带对角线方向（朝向d波能隙的节点）的准粒子即使在稀掺杂区域也是无带隙的。该节点准粒子即使在超导相下也具有很长的寿命，并且在STM/STS中观察到由于量子力学干涉效应而导致的电子密度的空间调制。另一方面，人们发现布里渊带边缘附近的波腹准粒子在正常状态下有间隙，直接参与超导凝聚。 (2)尝试利用角分辨光电子能谱的测量结果解释高温超导体La_2-xSr_xCuO_4和YBa_2Cu_3O_<6+d>的比热容和电导率。在欠掺杂区，除了费米面（费米弧）的一部分外，准粒子数量本身减少，而费米弧上的准粒子数量由掺杂空穴浓度给定，无法通过通常的机制产生电力发现它有助于传导。我们还测量了Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+d>化学势的温度变化，得到了与理论预测一致的结果。 (3)研究了各向异性超导体的超导态和正常态。在方钴矿超导体PrOs_4Sb_<12>的超导态研究中。通过在各个方向施加磁场来测量热导率，我们发现在低磁场中会出现打破晶体对称性的二次对称超导波函数。我们还测量了二维重电子超导体CeCoIn_5正常状态下的电阻、霍尔系数和能斯特系数，发现这些与高温超导体的电阻、霍尔系数和能斯特系数相似。