遷移金属酸化物における磁気・電荷揺らぎの空間不均一性に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12046239
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山田 和芳 京都大学, 化学研究所, 教授 (70133923)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 靖訓 京都大学, 化学研究所, 助手 (20243090) ; 藤田 全基 京都大学, 化学研究所, 助手 (20303894) ; 北岡 良雄 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70110707)
• Keywords: 高温超伝導 / 電荷ストライプ / 動的電荷揺ぎ / 銅酸化物 / 中性子散乱 / X線散乱

Research Abstract

金属-O_2面内の動的電荷揺らぎが、2次元遷移金属酸化物に普遍的に存在するかどうかは、強相関電子系のドーピング効果を考える上で重要な問題であり、銅酸化物超伝導体の場合には、超伝導の発現機構とも関係する可能性がある。この問題を研究するために、いわゆる静的電荷ストライプ状態を低温で示す、銅酸化物超伝導体La_<2-X>(Ba,Sr)_xCuO_4および同じ結晶構造を持つニッケル酸化物La_<2-X>Sr_XNiO_4の単結晶を育成し、中性子磁気散乱実験を行った。特に静的電荷ストライプ状態が融解する高温側での磁集励起信号の波数依存性やエネルギー依存性を解析し、高温側での状態が動的な電荷揺らぎに支配されているのか、それともそのような電荷不均一性を考慮しないバンド状態で記述できるのかを研究した。
従来、動的電荷揺らぎはホールをドープした系でのみ研究されてきたが、電子がドープされた系での系統的研究は単結晶育成が困難なため行われてこなかった。我々は電子ドープ系銅酸化物超伝導体Nd_<2-X>Ce_XCuO_4(x=0.15)の大型単結晶を育成し、中性子散乱により格子振動を研究した。その結果、ホールドープ系で見られたCu-Oポンド伸縮モードのフォノンのソフト化が電子ドープ系でも起こることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] S.H.Lee, J.M.Tranquada, D.J.Buttrey, K.Yamada, Q.Lee, S.-W.Cheong: "Freezing of a stripe liquid"Phys.Rev.Lett.. 88. 126401 (2002)
• [Publications] K.Kurahashi, H.Matsushita, M.Fujita, K.Yamada: "Heat treatment effects on the superconductivity and crystal structure of Nd_<1.85>Ce_<0.15>CuO_4 studied using a single crystal"J.Phys.Soc.Jpn.. 71. 910-915 (2002)
• [Publications] A.T.Savici, Y.Fudamoto, I.M.Gat, T.Ito, M.I.Larkin, Y.J.Uemura, G.M.Luke, K.M.Kojima, Y.S.Lee, M.A.Kastner, R.J.Birgeneau, K.Yamada: "Muon spin rotation studies of incommensurate magnetism and superconductivity in staged-4 La_2CuO_<4.11> and La_<1.88>Sr_<0.12>CuO_4"Phys.Rev. B. 66. 014524 (2002)
• [Publications] M.Fujita, H.Goda, K.Yamada, M.Matsuda: "Competition between charge-and spin-density-wave order and superconductivity inLa_<1.875>Ba_<0.125-x>Sr_xCuO_4"Phys.Rev.Lett. 88. 167008/1-167008/4 (2002)
• [Publications] T.Suzuki, T.Goto, K.Chiba, M.Minami, Y.Oshima, T.Fukase, M.Fujita, K.Yamada: "Hall coefficient of La_<1.88-y>Y_ySr_<0.12>CuO_4(y=0,0.04) at low temperatures under high magnetic fields"Phys.Rev. B. 66. 104528/1-104528/4 (2002)
• [Publications] K.Isawa, M.Nagano, M.Fujata, K.Yamada: "Thermoelectric power of electron-doped superconductor, Pr_<1-X>Ce_XLaCuO_<4+δ>(0≦X≦0.2)"Physica. C. 378-381. 142-146 (2002)
• [Publications] T.Suzuki, T.Goto, K.Chiba, T.Fukase, M.Fujita, K.Yamada: "Anomalous broadening of the spin-flop transition in the reentrant spin glass phase of La_<2-X>Sr_XCuO_4(X=0.018)"Phys.Rev. B. 66. 172410/1-172410/4 (2002)
• [Publications] M.Matsuda, S.Katano, T.Uefuji, M.Fujita, K.Yamada: "Absence of a magnetic-field effect on static magnetic order in the electron-doped superconductor Nd_<1.86>Ce_<0.14>CuO_4"Phys.Rev. B. 66. 172509/1-172509/4 (2002)
• [Publications] M.Fujita, H.Goka, K.Yamada, M.Matsuda: "Structural effect on the static spin and charge correlations in La_<1.875>Ba_<0.125-X>Sr_XCuO_4"Phys.Rev. B. 66. 184503/1-184503/6 (2002)
• [Publications] A.Lucarelli, S.Lupi, M.Ortolani, P.Calvani, P.Maselli, M.Capizzi, P.Giura, H.Eisaki, N.Kikugawa, T.Fujita, M.Fujita, K.Yamada: "Phase diagram of La_<2-X>Sr_XCuO_4 probed in the infared : Imprints of charge stripe excitations"Phys.Rev.Lett.. 90. 037002/1-037002/4 (2003)
• [Publications] Jianqi Li, Yimei Zhu, J.M.Tranquada, K.Yamada, D.J.Buttrey: "Transmission-electron-microscopy study of charge-stripe order in La_<1.725>Sr_<0.275>NiO_4"Phys.Rev. B. (submitted). (2003)
• [Publications] K.Isawa, M.Nagano, K.Yamada: "Crystal growth of YCuO_2 delafossite containing triangular Cu planes"J.Cryst.Growth. 237-239. 783-786 (2002)
• [Publications] N.Yamamoto, T.Ishida, M.Fujita, K.Yamada: "Crystalline anisotropy in electron-doped superconductor Pr_<0.9>LaCe_<0.1>CuO_4"Physica C. 378-381. 483-486 (2002)
• [Publications] M.Fujita, H.Goka, K.Yamada, M.Matsuda: "Stripe order in La_<1.875>Ba_<0.125-X>Sr_XCuO_4"Appl.Phys. A. 74. S1638-S1640 (2002)