遷移金属酸化物における共鳴X線散乱の理論的研究

过渡金属氧化物中共振X射线散射的理论研究

基本信息

批准号：
14038209
负责人：
五十嵐潤一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

電子状態の第一原理計算を、強相関電子系物質の典型である遷移金属化合物におけるX線散乱および吸収スペクトルの解析に適用し、以下の成果を得た。・遷移金属化合物で軌道秩序を示す典型物質KCuF_3におけるK(1s)吸収端共鳴X線散乱(RXS)スペクトルを計算し、実験結果を再現すると共に、その強度はヤーンテラー歪から生じることを明らかにした。スペクトル強度は軌道秩序の直接の反映であるとする主張を明確に否定するもので、今後の実験データ解釈の重要な指針となる。・KCuF_3の反強磁性秩序に対応したRXS(磁気RXS)のスペクトルの計算を行い、スピン軌道相互作用を考慮することで、実験結果を再現することに成功するとともに、スペクトル強度は4p電子状態におけるスピン分極ではなく軌道分極から生じていることを実験結果の解析から明らかにした。・典型的反強磁性体NiOに対して、磁気RXSスペクトルの計算を行い、実験結果を再現すると共に、その機構を明らかにした。この成果は、前の成果とも合わせて、中性子散乱実験と相補的な位置にある磁気RXS実験の解析への道を開くものである。・強磁性金属Mn_3GaCにおけるK(1s)吸収端磁気円二色性(XMCD)スペクトルを、スピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算に基づき解析した。MnおよびGaのK吸収端における形状の相違点を含めて、スペクトル形状の微細な構造の起源まで同定でき、4p電子の軌道分極の機構が解明できた。多くの遷移金属化合物でも同様のスペクトル形状を示すことから、今後のXMCD実験結果の解釈の指針となる結果である。

我们将电子态的第一性原理计算应用于过渡金属化合物（典型的强相关电子材料）的X射线散射和吸收光谱分析，并获得了以下结果。・我们计算了具有轨道有序性的典型过渡金属化合物KCuF_3的K(1s)吸收边共振X射线散射(RXS)谱，再现了实验结果，并阐明了强度是由Jahn-Teller畸变引起的。这清楚地反驳了光谱强度直接反映轨道顺序的说法，并为未来实验数据的解释提供了重要指导。・通过计算与KCuF_3的反铁磁级对应的RXS（磁性RXS）的光谱并考虑自旋轨道相互作用，我们成功地再现了实验结果，并且对4p电子态下的光谱强度对实验结果的分析表明：这种现象是由轨道极化而不是自旋极化引起的。・计算了典型反铁磁材料NiO的磁性RXS谱，再现了实验结果，并阐明了其机理。这一结果与前一个结果一起，为磁 RXS 实验的分析开辟了道路，这与中子散射实验是互补的。・基于考虑自旋轨道相互作用的第一性原理计算，对铁磁性金属Mn_3GaC的K(1s)吸收端磁圆二色性(XMCD)光谱进行了分析。我们能够确定光谱精细结构的起源，包括 Mn 和 Ga 的 K 吸收边形状的差异，并阐明 4p 电子轨道极化的机制。由于许多过渡金属化合物表现出相似的光谱形状，该结果将作为解释未来 XMCD 实验结果的指南。