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高分解能共鳴逆光電子分光によるホールをドープしたMott絶縁体の非占有電子状態

研究課題

研究課題/領域番号 15740224
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京理科大学

研究代表者

樋口 透  東京理科大学, 理学部, 助手 (80328559)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2004年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードMott絶縁体 / 共鳴逆光電子分光 / 電子構造 / 非占有状態 / 金属-絶縁体転移 / 電子相関 / 準粒子バンド / 上部ハバードバンド / La_<1-x>Sr_xTiO_3 / 逆光電子分光 / Hubbard band / 非占有電子状態
研究概要

ペロブスカイト型酸化物LaTiO_3は、d^1電子系のMott絶縁体である。La^<3+>サイトにSr^<2+>を置換(La_<1-x>Sr_xTiO_3)するで、Mott絶縁体から金属へ転移する。この絶縁体-金属(I-M)転移の臨界濃度は、x=0.05であり、これ以下の濃度では、系のランダムネスによる局在効果や磁気秩序が存在する。I-M転移の出現は、キャリア数の変化ではなく、その有効質量の増大に現れ、κやγはI-M転移に向けて、臨界的に増大する。これは、I-M転移における電子相関(U_<dd>)の寄与を示唆している。本研究では、逆光電子分光の高分解能化を図り、La_<1-x>Sr_xTiO_3のI-M転移近傍の非占有電子状態を研究した。
逆光電子分光の高分解能化を実現するに当たり、軟X線発光分光器の回折格子の改良と検知器の改良を試みた。回折格子は、幅広いエネルギー領域をカバーするために不等間隔平面回折格子を設置した。これらの改良により、100eVの電子エネルギーにて200meVの高分解能を実現した。
次に、LaTiO_3単結晶を用いて逆光電子分光測定を行い、E_Fより約2eV付近にTi3d軌道から形成されるUpper-Hubbard bandの存在を確認した。E_F直上には、絶縁体特有のエネルギーギャップが形成されていることも明らかにした。金属相になると、Upper-Hubbard bandの強度は増加する。これは、ホールとして導入されたSrがTiサイトに置換されていることを示唆している。さらに、E_F上に準粒子バンドが形成され、金属特有のFermi面の存在が確認された。Upper-Hubbard bandは、電子相関の大きさを反映するが、絶縁体・金属相共にエネルギー位置は変化せず、バンド幅の変化のみが観測された。以上の結果は、Dynamical-mean-field-theory (DMFT)による計算結果と一致する。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Unoccupied Electronic State of SrTi_<1-x>Nb_xO_3 Observed by Inverse Photoemission Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      T.Higuchi, Y.Tezuka, T.Hattori, S.Yamaguchi, S.Shin, T.Tsukamoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 7623-7624

    • NAID

      10014030549

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Band Structure of Protonic Conductor BaCe_<0.90>Y_<0.10>O_<3-d> Probed by Soft-X-Ray Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      T.Higuchi, H.Matsumoto, T.Simura, J.Mizusaki, S.Shin, T.Tsukamoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electronic Structure in the Band Gap Region of Protonic Conductor SrZr_<0.90>Y_<0.10>O_<3-d>2004

    • 著者名/発表者名
      T.Higuchi, H.Matsumoto, T.Simura, J.Mizusaki, S.Shin, T.Tsukamoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 4652-4653

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Unoccupied Electronic State of Delafossite-Type PdCoO_2 Single Crystal Probed by Inverse Photoemission Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      T.Higuchi, M.Hasegawa, M.Tanaka, H.Takei, S.Shin, T.Tsukamoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 699-700

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Valence-band photoemission study of b-ZrNCl and the quasi-two-dimensional superconductor NaxZrNCl2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoya, T.Takeuchi, S.Tsuda, T.Kiss, T.Higuchi, S.Shin, T.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 70

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ferroelectricity and Electronic Structure of Sm-doped SrBi_2Ta_2O_9 Ceramics2004

    • 著者名/発表者名
      T.Higuchi, S.Watanabe, N.Ohtake, T.Tsukamoto
    • 雑誌名

      Transactions of Material Research Society of Japan 29

      ページ: 1113-1116

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, Y.Yokoyama, S.Yamaguchi, A.Fukushima, S.Shin, T.Tsukamoto: "Bulk Electronic State of SrTiO_<3-δ> Probed by Resonant Soft-X-ray Emission Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L592-L594 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, K.Kobayashi, S.Yamaguchi, A.Fukushima, S.Shin, T.Tsukamoto: "Band Structure of TiO_2-Doped Yttria-Stabilized Zirconia Probed by Soft-X-Ray Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L941-L943 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, D.Baba, T.Tsukamoto, Y.Taguchi, Y.Tokura, S.Shin: "On-site Coulomb energy vs.crystal-field splitting for insulator-metal transition of La_<1-x>Sr_xTiO_3"Physical Review. B68. 104420-1-104420-5 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, S.Yamaguchi, N.Sata, S.Shin, T.Tsukamoto: "Evidence of O-H bond in the Bulk State of Protonic Conductor Y-doped SrCeO_3 by Soft-X-Ray Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. L1265-L1267 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, Y.Yokoyama, M.Hasegawa, H.Takei, S.Shin, T.Tsukamoto: "Electronic Structure of Delafossite-Type Oxide PtCoO_2 by Resonant-Photoemission Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 5698-5699 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Higuchi, Y.Moriuchi, Y.Noguchi, M.Miyayama, S.Shin, T.Tsukamoto: "Electronic Structures of Bi_<4-x>La_xTi_3O_<12> and Bi_4Zr_xTi_<3-x>O_<12> Single Crystals by Soft-X-Ray Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 6226-6229 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2020-05-15  

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