鉄系高温超伝導体における鉄L吸収端共鳴非弾性X線散乱の理論解析

遷移金属d電子系のスピンと軌道の励起を観測することを目的として、遷移金属L吸収端（2p→d）での共鳴非弾性X線散乱（RIXS）実験が盛んに行われている。本研究では、SPring-8のBL07SUにおいて典型的な鉄ニクタイド高温超伝導1111系PrFeAsO0.7に対して初めて観測された鉄L吸収端RIXSスペクトルを理論解析した結果について報告する[1]。具体的には、第一原理バンド計算を実施し、その結果から最局在ワニエ軌道による22軌道模型（鉄：3d軌道10本、ヒ素：4p軌道6本、酸素：2p軌道6本）を求め、Hartree-Fock 近似で記述される反強磁性的スピン配列状態に対して、励起過程の電子相関を乱雑位相近似（RPA）で取り入れることによって、RIXSスペクトルを計算した。結果として、0.5eV以上の励起エネルギーで実験観測されたスペクトルを概ね説明し（左下図）、各ウェイトが微視的にどのような軌道励起に対応しているのか明らかにする。また、将来期待される高分解能実験に向けて、今回観測されなかった0.5eV以下の低エネルギーのスピン反転過程のスペクトルやその波数依存性（右下図は計算結果）と軌道特性を定量的に議論する。日本物理学会 2016年秋季大