2013 Fiscal Year Research-status Report
共鳴非弾性Ｘ線散乱による強相関電子系の磁気励起の研究
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25400338
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
五十嵐 潤一 茨城大学, 理学部, 教授 (20127179)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 共鳴非弾性Ｘ線散乱 / 磁気励起 / 強相関電子系 / Ｌ吸収端 |
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| Research Abstract |
共鳴非弾性散乱を用いた強相関電子系における磁気励起の理論的研究を行い、以下の成果を得た。
１．スピン軌道相互作用が大きい５ｄ金属化合物として注目を集めているSr2IrO4に対して、強結合理論を用いて磁気励起の研究を行なった。スピンハミルトニアンとして、ハイゼンベルグ項に加えて、スピン軌道相互作用とフント結合との競合により、小さな異方的な項が現れることを導いた。また、このハミルトニアンを用いてマグノン励起を計算し、２つのモードに分裂することを導いた。続いて、対応する共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルの計算を行い、上記マグノンモードの分裂に対応して、スペクトルに２ピーク構造が現れることを予言した。
２．弱結合理論（RPA）に基づき、Sr2IrO4における一般化された密度相関関数を計算し、その素励起を研究した。マグノン励起は相関関数における束縛状態として現れ、強結合理論において見出されたものと同様に２モードに分裂していることを見出した。また、連続スペクトル領域の低エネルギーの境界に鋭い共鳴モードが存在することを見出した。これは、RIXSにおいて観測されているエキシトンモードに対応すると思われる。RIXSスぺクトルの計算により比較することが今後の課題である。
３．L吸収端を用いた共鳴非弾性X線散乱スペクトルに対する定式化を、これまで用いられているfast-collision近似を用いずに行った。この定式化はfast-collision近似を極限に含んだより一般的なものである。Fast-collision近似の適用条件を満たさない場合も多く、今後のスペクトルの具体的計算への道を開いた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
局在電子系
銅酸化物のL吸収端共鳴非弾性X線散乱（RIXS)の磁気励起に対応するスペクトルの定式化において、系が対称性の破れた状態であることを反映した定式化が可能なことをつきとめた。その一部はSr2IrO2の強相関理論に基づく計算を報告した論文の中に発表し、全容の解明に向け着実に進行している。
遍歴電子系
２５年度での目標の一つである遍歴電子系に対するL吸収端RIXSの定式化は完了し、論文として発表することができた。また、Sr2IrO4の遍歴電子系としての素励起の計算を完了し、RIXSスペクトルを計算する段階にきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
局在電子系
系の対称性の破れた状態を反映した共鳴非弾性X線散乱（RIXS）スペクトルの定式化を推し進めて、銅酸化物の磁気励起スペクトルの全容を解明する。
遍歴電子系
Sr2IrO4における素励起の計算結果を踏まえて、RIXSスペクトルのスペクトルの計算を完成する。また、ドープ系銅酸化物のRIXSスペクトルの計算を、前年度開発した定式化に基づき、FLEX近似を用いて計算し、磁気励起とスペクトルの関係を明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
数値計算に用いるワークステーションが予定より安く購入できたため。
研究成果の講演発表や論文作成に用いるパーソナルコンピュータの購入を考えており、その購入費に加えたい。
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