2010 Fiscal Year Annual Research Report
共鳴非弾性X線散乱による遷移金属酸化物の電子励起の理論的研究
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21540331
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
筒井 健二 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (80291011)
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| Keywords | 競争関係 / 放射線,X線,粒子線 / 物性理論 / 光物性 |
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| Research Abstract |
昨年度に引き続き、銅酸化物高温超伝導物質の置換効果に関する研究を行った。超伝導を担うCuO2面のCuをZn等の非磁性元素やNi等の磁性元素で置換すると電子状態が変化するが、この変化に対しても、銅酸化物高温超伝導体は特異な振る舞いを示すことが知られている。本研究ではNi不純物近傍の電子状態に対して、d-p模型に対するクラスター計算を行うことによって調べてきている。これまでにNi不純物サイトの最隣接酸素サイトの軌道にキャリアが束縛され、周りのCuサイトの反強磁性相関が強くなることが理論的に明らかにし、この束縛状態を直接観測する実験手段として共鳴非弾性X線散乱が有効であることを、具体的にスペクトルの計算を行うことにより示してきた。Ni K吸収端共鳴非弾性x線散乱の中間状態で生成される1s内殻ホールは不純物サイトであるNiサイトだけであるため、この内殻ホールとのクーロン相互作用により励起される3d電子はNiサイトでのみ生じることになり、不純物周りの電子状態に関係したスペクトルが得られる。実際のクラスター計算により、ホールがNiサイト近傍で束縛されていることに起因した励起スペクトルが電荷移動ギャップ内に現れることを予見した。このようなスペクトルと束縛状態の関係をより明確にするために、一粒子励起スペクトル等の計算を行った。励起エネルギー位置の比較から、散乱スペクトルに現れる特徴的な励起状態が、実際に散乱プロセスによって束縛状態から励起された状態であることを示した。
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