ブックタイトル日本結晶学会誌Vol57No1

概要

日本結晶学会誌Vol57No1

石井賢司，藤田全基系とは対照的である．この結果は，ホールドープ系のスピン励起は母物質の局在スピンの特徴を残しているのに対し，電子ドープ系では電子がより動きやすい遍歴的な性質を帯びてきているものと考えられる．最近の理論研究では，10）このようなドーピング依存性やホールドープ系と電子ドープ系の違いを説明するためには，三体での交換相互作用を考える必要があるという指摘がなされている．そのような高次の相互作用が超伝導にどのように寄与しているかは，今後の課題である．一方，電荷励起については，共鳴条件をうまく選択する必要があったために，動的電荷相関に対応するような分散をもったバンド内励起がホールドープ系の銅K吸収端RIXSで見つかった17）のは最近のことである．およそ1 eV以上の範囲では，電子ドープ系と定性的には同じような分散をもっている．一方，銅L 3吸収端RIXSの実験は次々と報告されてきているものの，サブeV領域の電荷励起については，今のところそれを捉えたという報告はなされておらず，未知のまま残されている．4．まとめと今後の展望以上のとおり，電子ドープ系銅酸化物超伝導体のスピン・電荷励起を調べる上で，マルチプローブ（X線と中性子）を使った非弾性散乱実験が役立った．そこには，「スピン励起をINSとIXSで調べる」というエネルギー（および運動量）によるものと，「スピン励起をINSで電荷励起とIXSで調べる」という励起の種類によるものとの，2つの役割分担がある．さらに，今回の実験で観測された励起を解釈していく上で，理論計算が重要な役割を果たしていたことも付記しておく．電子励起を観測するための非弾性散乱，特にRIXSの技術は今も発展を続けている．特に，軟X線のRIXSについては世界各地で新しい分光器が建設されており，さらなるエネルギー分解能の向上が期待されている．一方，硬X線のRIXSのエネルギー分解能は軟X線の先を行っており，銅K吸収端では数年前にすでに38 meVという報18告）がある．これから先数年の間に，10～100 meVにある励起が研究対象となってくると期待され，銅酸化物超伝導体では，図1aに示すようにちょうど超伝導ギャップのエネルギースケールに対応してくることになる．理論的には，RIXSを使って超伝導の対称性が議論できるということも示されている．19）また，これまでの実験ではほとんど行われていない散乱X線の偏光状態を区別した測定も可能となってきており，20），21）励起の同定に役立つであろう．また，中性子散乱技術の開発も着実に進んでおり，より高エネルギーの励起スペクトルをより高い分解能で測定する量的な進展だけでなく，偏極中性子を利用して高エネルギースピン揺らぎの縦横成分の分離を行う質的進展も進みつつある．今後のマルチプローブ利用は，相補的な利用に留まらず，今回示した電子自由度の多面性の解明から本質に迫るといった，より深い融合利用が進むと期待している．謝辞本研究は，佐々木隆了，Matteo Minola，Greta Dellea，Claudio Mazzori，Kurt Kummer，Giacomo Ghiringhelli，Lucio Braicovich，遠山貴己，堤健之，佐藤研太朗，梶本亮一，池内和彦，山田和芳，吉田雅洋，黒岡雅仁，水木純一郎各氏との共同研究として行われました．ここに感謝致します．文献1）藤井保彦：日本物理学会誌46, 1056（1991）．2）B. J. Kim et al.: Science 323, 1329（2009）．3）Section 3.2 in K. Ishii et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 82, 021015（2013）．4）野田幸男：放射光11, 3（1998）.5）K. Ishii et al.: Nat. Commun. 5, 3714（2014）.6）L. J. P. Ament et al.: Phys. Rev. Lett. 103, 117003（2009）．7）L. Braicovich et al.: Phys. Rev. Lett. 104, 077002（2010）．8）K. Ishii et al.: Phys. Rev. Lett. 94, 207003（2005）．9）C. J. Jia et al.: New J. Phys. 14, 113038（2012）．10）C. J. Jia et al.: Nat. Commun. 5, 3314（2014）．11）M. Guarise et al.: Phys. Rev. Lett. 105, 157006（2010）．12）M. Le Tacon et al.: Nat. Phys. 7, 725（2011）．13）M. Fujita et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 75, 093704（2006）．14）K. Ishii et al.: J. Phys. Chem. Solids 69, 3118（2008）．15）Y. Onose et al.: Phys. Rev. B 69, 024504(2004）．16）M. P. M. Dean et al.: Nat. Mater. 12, 1019（2013）．17）S. Wakimoto et al.: Phys. Rev. B 87, 104511（2013）．18）H. Yavas et al.: Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 582, 149（2007）．19）P. Marra et al.: Phys. Rev. Lett. 110, 117005（2013）．20）K. Ishii et al.: Phys. Rev. B 83, 241101（2011）．21）L. Braicovich et al.: Rev. Sci. Instrum. 85, 115104（2014）．プロフィール石井賢司Kenji ISHII日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究センターQuantum Beam Science Center, Japan AtomicEnergy Agency〒679-5148兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-11-1-1 Kouto, Sayo, 679-5148 Hyogo, Japan専門分野：固体物理学現在の研究テーマ：放射光X線散乱による強相関電子系の研究藤田全基Masaki FUJITA東北大学金属材料研究所Institute for Materials Research, Tohoku University〒980-8577宮城県仙台市青葉区片平2-1-12-1-1 Katahira, Aoba-ku, Sendai 980-8577, Japan専門分野：固体物理学現在の研究テーマ：中性子散乱による強相関電子系のダイナミクス研究26日本結晶学会誌第57巻第1号（2015）