3次元強相関電子系(Mnペロブスカイト等)の3次元バルク/表面電子状態の完全解明

完整阐明3D强相关电子系统（锰钙钛矿等）的3D体/表面电子态

• 批准号: 05J09557
• 负责人: 藤原 秀紀
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09557/
• 关键词: マンガンペロブスカイト; 角度分解光電子分光; フェルミ液体

これまで、我々は層状物質La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7の電子状態が有限の3次元性をもつ可能性に着目し、励起エネルギーを変化させて高エネルギー軟X線角度分解測定を行ってきた。得られた角度分解光電子スペクトルは明瞭な励起エネルギー依存性を示すことが明らかになった。これは層状物質であるLa_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7において伝導面間方向に有限の3次元性をもつことを示す直接的な証拠である。これらの結果は層状物質であるLa_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7に有限の3次元的な輸送コヒーレンスが存在する直接的な証拠であるとともに、銅酸化物を始めとする層状物質においてもバンド構造の3次元性が無視できないことを示唆している。本研究により強相関層状物質においても固体表面とバルクの電子状態が異なることが明らかになってきた。さらに、近年La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7の表面層は金属相中においても絶縁体的であることが報告されている。層状物質La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7の真のバルク電子状態を明らかにするためには、さらに高いエネルギーの入射光を用いる硬X線光電子分光が有力である。我々はSPring-8 BL19LXUにおいて8keVの入射光のエネルギーを利用した硬X線光電子分光を行った。清浄表面は試料を超高真空中で破断することでを得て、測定のエネルギー分解能は約100-200meVであった。Mn 2p内殻スペクトルにおいて伝導電子によるスクリーニングに起因する肩構造を確認し、金属絶縁体転移に対応するスペクトル形状の変化を観測した。さらに価電子帯スペクトルのフェルミ準位近傍の温度変化から本質的なバルク電子状態の金属絶縁体転移を観測した。

到目前为止，我们主要关注层状材料La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7的电子态具有有限三维性的可能性，并通过改变激发能进行高能软X射线角分辨测量塔。结果表明，所获得的角分辨光电子能谱显示出明显的激发能量依赖性。这是层状材料La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7在导电面之间的方向上具有有限三维性的直接证据。这些结果直接证明了层状材料La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7中存在有限三维输运相干性，并且还显示了层状材料（例如氧化铜）中的能带结构。方程的三维性不容忽视。这项研究表明，即使在强相关的层状材料中，固体表面和本体的电子态也是不同的。此外，最近报道La_1.2Sr_1.8Mn_2O_7的表面层即使在金属相中也是绝缘的。为了揭示层状材料La_<1.2>Sr_<1.8>Mn_2O_7的真实体电子态，使用更高能量入射光的硬X射线光电子能谱是有效的。我们在 SPring-8 BL19LXU 上使用 8keV 入射光能进行硬 X 射线光电子能谱。通过在超高真空中破碎样品获得清洁的表面，测量的能量分辨率约为100-200 meV。我们确认了Mn 2p核心光谱中传导电子屏蔽造成的肩结构，并观察到与金属-绝缘体跃迁相对应的光谱形状的变化。此外，我们从价带谱费米能级附近的温度变化观察到体电子态的基本金属-绝缘体转变。

项目成果

Diversity of electronic states of Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3 revealed by soft X-ray photoemission

软X射线光电子发射揭示Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3电子态的多样性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physica B : Condensed Matter 378-380
• 作者: H. Fujiwara;et al.
• 通讯作者: et al.