| 研究課題/領域番号 |
19K03741
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
藤森 淳 早稲田大学, 理工学術院, 客員教授 (10209108)
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| 研究分担者 |
溝川 貴司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90251397)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 高温超伝導 / 非弾性X線散乱 / 角度分解光電子分光 |
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| 研究実績の概要 |
ホールドープ型銅酸化物高温超伝導体La2-xSrxCuO4（LSCO）の共鳴軟X線散乱（RIXS）実験を、単結晶試料（組成x=0.12, 0.15）を用いて行った。測定は台湾の高輝度放射光Taiwan Photon Source（TPS）のRIXSビームラインで実施し、調整により世界最高分解能20 meVを達成した後に行った。本研究課題では電荷ゆらぎに焦点を当てるため、スピン励起が禁止される酸素K内殻吸収端でRIXS実験を行い、二次元電子系に特有な電荷集団励起である音響プラズモンを観測した。これまでホールドープ型では音響プラズモンが観測されていなかったが、本研究では酸素K内殻から酸素ホールへの吸収を利用することによって観測に成功し、ホールキャリアーが酸素由来であることを明らかにした。実験データは第一原理計算＋モデル計算および角度分解光電子分光（ARPES）実験と比較し、音響プラズモンとして定量的に説明されることを確認した。
また、電子ドープ型とホールドープ型の電荷ゆらぎの違いを明らかにするために、新規電子ドープ型高温超伝導体Pr1.3-xLa0.7CexCuO4（PLCCO）（組成x=0, 0.1）単結晶試料の酸素K吸収端RIXS実験を行った。金属的であるx=0.1試料で音響プラズモンが明確に観測されたものの強度は弱く、キャリアーの主成分が酸素ではなく銅ｄ軌道に由来していることを示した。電荷秩序ピークも観測され、ARPESで得られたフェルミ面のネスティングで説明可能かどうか検討した。
LSCOと同じ結晶構造を持つCo酸化物La2-xSrxCoO4のCo L内殻吸収端でRIXS実験を行い、クラスターモデル計算を用いた解析を行った。ホールドープ量ｘに応じて、Coイオンの価数が変化することとそれぞれの価数のCoイオンの結晶場が変化する様子を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
RIXS実験が順調に進んできた。新型コロナウィルス感染拡大のため放射光施設のある台湾への渡航が不可能になった時も、放射光スタッフの配慮によりリモート実験が計画され実行された。
成果発表に関しては、LSCOの結果とCo酸化物の結果は論文にまとめることができ、学術誌に投稿することができた。PLCCOの結果も今後論文にまとめることが可能である。PLCCOおよび関連物質のARPES実験に関する論文も出版済、投稿中、あるいは投稿準備中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
銅酸化物高温超伝導体LSCO、PLCCO、La2-xBaxCuO4（LBCO）、およびBi2Sr2CaCu2O8+d（Bi2212）のRIXS測定を、キャリアー濃度依存性も含めてより高分解能・高感度で系統的に行い、電荷ゆらぎ超伝導機構に関連した以下の情報を得る。
１．電荷秩序ピークの周辺で超伝導ギャップを観測し、電荷秩序と超伝導の競合と協奏に関する情報を得る。
２．電荷励起チャンネルで擬ギャップを観測し、電荷ゆらぎに起因する擬ギャップ理論モデルとの比較・検討を行う。
３．フォノン分散を測定し、電子-フォノン相互作用に関する情報を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルスの感染拡大により、参加予定であった日本物理学会が中止になったため。翌年度は学会出席のための出張と実験参加のための出張が増えるので、それに充てる。
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