遷移金属酸化物の電子励起状態の理論

过渡金属氧化物电子激发态理论

• 批准号: 12046205
• 负责人: 前川 禎通
• 金额: $ 5.31万
• 依托单位: Tohoku University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12046205/
• 关键词: 遷移金属酸化物; モット・ギャップ; X線共鳴散乱; 光電子分光; 電子励起; 電気励起

遷移金属酸化物の電子状態及び電子物性を理解しコントロールするには、電子の内部自由度であるスピン・電荷・軌道に基づく素励起を明らかにするとともに、それらを観測するための新しい観測方法の確立が重要である。特に近年著しい進展を遂げている放射光を利用したX線共鳴散乱法に注目が集まっている。当研究は、理論的にこれらの素励起の性質を明らかにするとともに、このような新しい観測方法によりどのような研究が可能かを追求することを目的とした。すでに、光電子分光実験の精度が著しく改良され、この方法を用いて得られる電子状態に対する情報が大変豊富になってきている。我々は角度分解光電子分光法を用いた強相関電子系の電子状態の研究に必要な観測理論を構築し、特に銅酸化物の電子状態について様々な情報を蓄積してきた。当研究において、角度分解光電子分光スペクトルを通して素励起の特徴を引き出すとともに、共鳴非弾性X線散乱法(RIXS)を用いてこれらの素励起を観測する理論を完成させた。特に、銅酸化物において、K及びL吸収端に注目し、それぞれに対応する共鳴非弾性X線散乱法では、モット・ギャップの分散数及び3d状態間の遷移が検出できる。-現在、当理論を用いて、種々の銅酸化物に対するK及びL吸収端共鳴非弾性X線散乱実験の解析が日本及びアメリカで進行中である。これにより、銅酸化物のモット・ギャップの性質が明らかになるとともに、電子ドープ系とホールドープ系の高温超伝導体の相違についての知見が得られるものと思われる。

为了理解和控制过渡金属氧化物的电子态和电子性质，有必要澄清基于自旋、电荷和轨道（电子内部自由度）的基元激发，并开发新的观测方法观察它们很重要。特别是利用同步加速器辐射的X射线共振散射方法受到关注，近年来该方法取得了显着的进展。这项研究的目的是从理论上阐明这些基本激发的性质，并探索使用这些新的观察方法可以进行什么样的研究。目前，光电子能谱实验的准确性已显着提高，并且利用该方法获得的电子态信息已变得极其丰富。我们开发了使用角分辨光电子能谱研究强相关电子系统的电子态所必需的观测理论，并积累了各种信息，特别是有关铜酸盐的电子态的信息。在这项研究中，我们通过角分辨光电子能谱提取了基本激发的特征，并完成了使用共振非弹性 X 射线散射 (RIXS) 观察这些基本激发的理论。特别是，我们关注铜酸盐的K和L吸收边，相应的共振非弹性X射线散射方法可以检测莫特带隙色散数和3D状态之间的转变。 -利用该理论，日本和美国目前正在对各种铜酸盐的K和L吸收边共振非弹性X射线散射实验进行分析。这将阐明铜酸盐中莫特能隙的性质，并深入了解电子掺杂和空穴掺杂高温超导体之间的差异。

项目成果

K.Tsutsui: "Mott Gap Excitations and Resonant Inelastic X-Ray Scattering in Doped Cuprates."Phys.Rev.Lett.. 91(11). 117001(4) (2003)

K.Tsutsui：“掺杂铜酸盐中的莫特间隙激发和共振非弹性 X 射线散射。”Phys.Rev.Lett.. 91(11)。

T.Yamashita: "Spin Transport and Relaxation in Superconductors"Phys.Rev. B. 65. 172509(4) (2002)

T.Yamashita：“超导体中的自旋输运和弛豫”Phys.Rev。

S.Maekawa: "Spin Dependent Transport in Magnetic Nanostructures"Taylor and Francis Publisher, London and New York. 282 (2002)

S.Maekawa：“磁性纳米结构中的自旋相关传输”泰勒和弗朗西斯出版社，伦敦和纽约。

S.Okamoto: "Orbital Structure and Magnetic Ordering in Layered Manganites : Universal Correlation and its Mechanism"Phys.Rev.B. 63. 104401-104406 (2001)

S.Okamoto：“层状锰氧化物的轨道结构和磁序：普遍相关性及其机制”Phys.Rev.B。

T.Hatakeyama: "Orbital ordering and fluctuation in perovskite titanates."Physica B. 329-333. 763-764 (2003)

T.Hatakeyama：“钙钛矿钛酸盐的轨道排序和涨落。”Physica B. 329-333。