共鳴非弾性X線散乱を用いた遷移金属酸化物における素励起の研究

利用共振非弹性 X 射线散射研究过渡金属氧化物中的元素激发

基本信息

批准号：
13740200
负责人：
石原純夫
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University (2002)The University of Tokyo (2001)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、遷移金属酸化物における素励起を調べる手段として、共鳴非弾性X線散乱の理論を構築する事である。この方法は、入射X線を固体内に含まれる元素の吸収端に設定して非弾性X線散乱を行うものである。平成14年度の課題として、遷移金属酸化物の金属絶縁体転移近傍の異常金属相における素励起に着目し、これを対象とした共鳴非弾性X線散乱の理論研究を行った。スピン、軌道秩序のある絶縁体相における理論の構築とスペクトルの計算は平成13年度に実施しており、本年度はこれを拡張すると共に、金属相における素励起の特徴とこれを観測する手段としての共鳴非弾性X線散乱に焦点を当てた。具体的な系としてホールをドープしたペロフスカイト型結晶構造のマンガン酸化物を取り上げ、これを(1)軌道秩序の残る強磁性絶縁体相、(2)軌道液体が実現していると考えられる強磁性金属相の2つにその領域を分けた。前者では昨年度に引き続いてリウヴィル演算子法、複合演算子法とハートリーフォック近似を併用し、後者では軌道秩序が無いことから有限サイトにおけるハミルトニアンの数値厳密対角化法を用いる事でスペクトルの計算を行った。以下に得られた結果を簡単にまとめる。(1)軌道秩序強磁性絶縁体相では、ホールのドープされていない絶縁体相LaMnO_3に比べ、スペクトルの大きな波数依存性が得られた。これは両者で異なる軌道秩序を取るためであり、これは特にc軸方向において顕著であることを見出した。(2)軌道秩序の無い強磁性金属相においては、ホールの導入に伴い低エネルギー領域へのスペクトル強度の移行が見出された。これはこれまで許されていたモットギャップ間の励起に加え、下部ハバードバンド内の励起が可能となったためである。最近SPring-8でLa_<1-x>Sr_xMnO_3(x=0.12,0.2,0.4)において詳細な共鳴非弾性X線散乱の実験が行われた。実験と本研究の結果を比較する事で、上記の2つの特徴が実験データにおいて見られている事が明らかとなっている。

这项研究的目的是构建共振非弹性X射线散射的理论，以研究过渡金属氧化物中基本激发的一种手段。该方法通过在固体中包含的元件的吸收边缘设置入射X射线来涉及非弹性X射线散射。作为2002年的受试者，我们重点介绍了过渡金属氧化物的金属绝缘体过渡物附近的异常金属相的基本激发，并对该靶标的共振非弹性X射线散射进行了理论研究。在2001年进行了具有自旋和轨道顺序的绝缘体阶段的理论和光谱计算的构建，今年我们扩展了这一点，重点是金属相中基本激发的特征，以及共振的无弹性X射线散射作为观察它们的手段。作为混凝土系统，我们用掺杂的钙钛矿晶体结构摄入了锰氧化物，并将区域分为两者：（1）具有剩余轨道秩序的铁磁绝缘子相，以及（2）一种被轨道液体觉得可以实现的铁磁金属相。在前者之后，我们使用了Liuville操作员方法，复合操作员方法和Hartley Fock近似，而在后者中，没有轨道顺序，因此通过使用Hamiltonian在有限位点上使用Hamiltonian在数值上精确的对角色方法来计算光谱。所获得的结果将在下面简要总结。（1）轨道阶铁磁绝缘体相比在未契机的绝缘体相lamno_3中产生的波数依赖性更大。这是因为两者具有不同的轨道顺序，我们发现这在C轴方向上尤其明显。（2）在没有轨道顺序的铁磁金属相中，通过引入孔，发现光谱强度向低能区域的过渡。这是因为，除了先前允许的莫特缝隙之间的激发外，下部哈伯德频段内的激发也变得可能。最近，在sr_ <1-x> sr_xmno_3（x = 0.12,0.2,0.4）上，在春季8中进行了详细的谐振非弹性X射线散射实验。将实验的结果与本研究进行比较表明，实验数据中可以看到上述两个特征。