| 研究概要 |
本研究の目的は、強相関電子系の典型的な物質に対して、その電子状態および金属絶縁体転移を放射光実験等の新しい実験手法で得られる情報を援用して理論的に再検討することにある。V_2O_3、VO_2、Ti_2O_3、Fe_3O_4、ペロブスカイト型構造の遷移金属酸化物で金属絶縁体転移をする物質を研究対象とした。
(1)Fe Bサイトのminority spinを持つt_<2g>電子のモデルとしてspinless-3バンドハバードモデルを仮定し、Verwey転移の前後での電荷・軌道秩序を議論した。その結果、non-collinearな軌道磁気モーメントを伴った複素軌道秩序状態が高温および低温相の両方で実現しているという従来とは全く異なる説を提案した。
(2)最近、軟X線領域での共鳴X線散乱により、遷移金属イオンの2p内殻から3d軌道への共鳴励起が可能になった。この手法は従来の共鳴X線散乱と異なり、3d軌道の軌道偏極および磁気状態の直接的な情報を得ることができる。この手法により層状ペロブスカイト構造のLa_<1.8>Sr_<0.2>NiO_4に対し、ケルン大学のグループにより電荷秩序及び反強磁性秩序に対応する異常Bragg散乱が観測された。我々は3d軌道の縮重度を考慮した多電子描像に基づく有限サイズクラスター模型を用いて散乱強度のエネルギー及び偏光依存性を解析し、3d電子状態に関し詳細な情報を得た。
(3)VO_2とTi_2O_3の金属絶縁体転移について、3d軌道の縮重度を考慮した多電子描像に基づく有限サイズクラスター模型を用いて議論した。この転移は従来から指摘されているような単純な意味でのMott転移でもPeierls転移でもなく、電子配置の大きな変化を伴った新しいタイプの転移であると考えることにより理解できることを示した。転移により正逆光電子分光スペクトルおよび遷移金属L_<2,3>吸収の線二色性に大きな変化が予想され、予測されるスペクトルの計算を行った。遷移金属L_<2,3>吸収の線二色性に関しては、予想通りの変化が観測され、その解析も行った。
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