超高分解能光電子分光装置の建設と高温超伝導体フェルミ準位微細電子構造の研究

超高分辨率光电子能谱设备构建及高温超导体费米能级精细电子结构研究

• 批准号: 02J10266
• 负责人: 佐藤 宇史
• 金额: $ 0.96万
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J10266/
• 关键词: 酸化物高温超電導体; 角度分解光電子分光

東北大学において、新型超高分解能角度分解光電子分光装置の建設を行った。具体的には、極低温化のために、2重の極低温ラディエーションシールドの設計・取り付けを行った。また、エネルギー分解能向上のために、ミューメタルシールド試料槽の設計・取り付けを行い、低磁場下での測定を実現した。さらに、電源系・測定系の改良の結果、気体Xeの測定において、1.5meVという超高分解能を達成した。超高分解能光電子分光装置、及び米国ウィスコンシン州放射光施設を用いて、単位格子中に含まれるCuO_2面の数(n)を1から3まで系統的に変化させてホールドープ型Bi系高温超伝導体の角度分解光電子分光を行った。その結果、n=2,3の両物質において、超伝導状態で、フェルミ準位近傍における強い多体相互作用の存在を示すバンド分散の折れ曲がり構造(kink構造)を観測することに成功した。また、このkink構造は、超伝導転移温度以上では消失し、かつブリルアンゾーン中の(π,0)点近傍の波数領域で強く観測されることが分かった。さらに、このようなkinkの波数・温度依存性は、n=1のBi系高温超伝導体では観測されないことを見出した。これらの事から、ホール型高温超伝導体における準粒子の形成には、Q=(π,π)の波数をもつ磁気的共鳴モードが強く影響していると結論した。また、電子ドープ型Nd系高温超伝導体の角度分解光電子分光を行い、ホール型と同様、kinkの強い波数依存性と温度変化を観測した。以上の実験事実から、高温超伝導機構には磁気的相互作用が密接に関係していると結論した。

在Tohoku University进行了新的超高分辨率光电光谱设备的新超高分辨率光谱设备。具体而言，为了达到极高的低温温度，设计和安装了双重低温辐射罩。此外，为了改善能源分辨率，设计并安装了MU-Metal Shield样品罐，以实现低磁场下的测量。此外，由于对电源和测量系统的改进，测量气体XE时达到了1.5mev的超高分辨率。使用超高分辨率的光电子光谱法和美国威斯康星州威斯康星州的同步器光度设备进行了系统地通过系统地更改CUO_2的数量（n），从1个单位上随附的单位，使用超高分辨率的光学光谱和同步仪，通过超高分辨率的光电子光谱和同步体光学计算机进行了cuO_2的结构（n），从1。 （扭结结构）带分散，这表明在n = 2和3材料中，在超导状态的费米水平附近存在强大的多体相互作用。还发现，这种扭结结构在超导过渡温度或更高的情况下消失，并且在布里鲁因区（π，0）点附近的波数区域中强烈观察到。此外，发现在n = 1的BI基高温超导体中未观察到这种扭结的波数和温度依赖性。从这些结果可以得出结论，Q =（π，π）波数的磁共振模式对孔型高温超导体中的准粒子的形成具有很大的影响。此外，进行了基于电子和基于电子的高温超导体的角度分辨光电光谱，并且与孔类型一样，观察到扭结和温度变化的强波数依赖性。基于上述实验事实，得出的结论是，磁相互作用与高温超导机制密切相关。

项目成果

T.Takahashi: "Angle-resolved photoemission study of novel boride compounds"Journal of Physical Society of Japan. 71. 5-10 (2002)

T.Takahashi：“新型硼化物化合物的角分辨光发射研究”日本物理学会杂志。

H.Matsui: "High-resolution photoemission study of FeSr_2YCn_2O_<6+δ>"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 63. 2329-2332 (2002)

H.Matsui：“FeSr_2YCn_2O_<6+δ> 的高分辨率光发射研究”《电子光谱学及相关现象》杂志 63. 2329-2332 (2002)。

H.Matsui: "Systematics of electronic structure and interactions in Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_2O_<2n+4>(n=1-3) by angle-resolved photoemission spectroscopy"Physical Review B. (in press). (2003)

H.Matsui：“通过角分辨光电子能谱系统研究 Bi_2Sr_2Ca_<n-1>Cu_2O_<2n 4>(n=1-3) 中的电子结构和相互作用”Physical Review B.（出版中）。

T.Sato: "High-resolution angle-resolved photoemission study of BaCorxNixC_2"Surface Review and Letters. 9. 1127-1134 (2002)

T.Sato：“BaCorxNixC_2 的高分辨率角分辨光发射研究”表面评论和快报。

S.Nishina: "Zn-substitution effects on the low-energy quasiparticles in Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ> studied by angle-resolved photoemission spectroscopy"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 63. 1069-1072 (2002)

S.Nishina：“通过角分辨光电子能谱研究Bi_2Sr_2CaCu_2O_<8+δ>中低能准粒子的Zn取代效应”固体物理与化学杂志63。1069-1072（2002）。