電子ドープ系銅酸化物における電荷・スピン複合励起の研究

电子掺杂铜氧化物中电荷自旋复合激发的研究

• 批准号: 15J03038
• 负责人: 佐藤 研太朗
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03038/
• 关键词: 高温超伝導; 銅酸化物超伝導体; 強相関電子系; 磁気励起; 中性子非弾性散乱測定

本課題はキャリアドープされた銅酸化物における電荷・スピン複合励起メカニズム解明を目的としており、ホール/電子ドープ系銅酸化物の磁気励起スペクトル解析、電子ドープ系銅酸化物母物質の高エネルギー中性子非弾性散乱測定の準備を行った。超伝導相の電子状態理解のためにはその磁気励起メカニズムの解明、さらにキャリアタイプの違いの理解が不可欠である。本年度はホールドープ系銅酸化物La2-xSrxCuO4、電子ドープ系銅酸化物Pr1.4-xLa0.6CexCuO4の磁気励起スペクトル解析を実施した。膨大なデータ解析のため、専用コンピュータの立ち上げを行い解析時間の短縮に成功した。また運動量分解能の解析的な計算を実施した。そして励起形状を正確に決定するフィッティング方法を確立した。上記努力によりキャリアドープされた系の励起形状を確度高く解析することに成功した。ホールドープ系ではドープに伴いスペクトル強度は小さくなり、高エネルギー領域分散の傾きが小さくなることが判明した。また60 meV以下の領域ではドープに伴い急峻な格子非整合励起構造が発達していくことが分かった。一方電子ドープ系では、ドープに伴い強度が小さくなり、分散の傾きはホールドープ系とは逆に大きくなることが明らかになった。電子ドープ系銅酸化物においては、電荷供給層の元素置換に加え還元処理を施すことで超伝導が初めて発現する。還元処理で除去される酸素サイトによっては、母物質ですらモット絶縁体ではなく、反強磁性秩序が絶縁性の原因となるスレーター絶縁体に変化するとの指摘も近年されつつある。そこでAs-grown試料と還元処理を施した試料の励起スペクトル比較から、モット絶縁体的かスレーター絶縁体的であるかの峻別を目的とし測定準備を行った。移動溶媒浮遊帯域法で電子ドープ系母物質Pr1.6La0.4CuO4高品質単結晶の計50g程度の育成に成功した。

该项目的目的是阐明载流子掺杂铜酸盐中的组合电荷/自旋激发机制，包括空穴/电子掺杂铜酸盐的磁激发谱分析和电子掺杂铜酸盐中的高能中子非激发制备弹性体。进行了散射测量。为了了解超导相的电子状态，有必要阐明磁激励机制并了解载流子类型的差异。今年，我们对空穴掺杂氧化铜La2-xSrxCuO4和电子掺杂氧化铜Pr1.4-xLa0.6CexCuO4进行了磁激发光谱分析。为了分析大量的数据，我们设置了专用计算机，成功地缩短了分析时间。我们还进行了动量分辨率的分析计算。我们还建立了一种拟合方法来准确确定激励形状。通过上述努力，我们成功地高精度分析了载流子掺杂系统的激发形状。研究发现，在空穴掺杂体系中，光谱强度随着掺杂的增加而减小，高能区色散的斜率减小。研究还发现，在低于 60 meV 的区域，掺杂会形成陡峭的晶格失配激发结构。另一方面，在电子掺杂系统中，与空穴掺杂系统相反，强度随着掺杂而降低，并且色散斜率增加。在电子掺杂的铜氧化物中，除了电荷供给层中的元素置换之外，首先通过对它们进行还原处理来实现超导性。近年来，有人指出，根据还原过程中去除的氧位点，甚至母体材料也会从莫特绝缘体转变为斯莱特绝缘体，其反铁磁序导致绝缘性能。因此，我们准备进行测量，目的是通过比较生长样品和还原样品的激发光谱来区分莫特绝缘体和斯莱特绝缘体。采用流动溶剂浮区法，成功生长了总计约50 g的高质量电子掺杂母材Pr1.6La0.4CuO4单晶。

项目成果

銅酸化物高温超伝導体La2-xSrxCuO4における磁気励起の詳細構造

氧化铜高温超导体La2-xSrxCuO4磁激发的详细结构

• 发表时间: 2015
• 作者: 佐藤研太朗;佐藤研太朗
• 通讯作者: 佐藤研太朗

ホールドープ系銅酸化物高温超伝導体における磁気励起精密測定

空穴掺杂氧化铜高温超导体磁激发的精确测量

• 发表时间: 2016
• 作者: 佐藤研太朗