WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

”экспериментального метода определения поверхности 3. 3. Нарушение правил запрета для Ферми” поступают следующим образом. Из эксперименинтенсивности фототока в центре зоны тальных данных вычисляется величина Бриллюэна и другие свидетельства EF в пользу сложной ”нежанграйсовской” nexp(k, e) = I(k, E, e)dE, структуры валентного состояния фото-Ee д ы р к и. Как следует из представленных нами модельных расчетов, интенсивность фототока в центре зоны где EF — энергия Ферми, Ec — некоторая энергия (обычБриллюэна в случае локализации фотодырки на четной но 1.0eV), предположительно включающая весь энерb1g-орбитали, равно как и для любой другой четной гетический интервал низкоэнергетических возбуждений.

плоскостной -орбитали, обращается в нуль. Этот выЗатем находится геометрическое место точек, удовлевод является достаточно общим симметрийным вывотворяющих условию max{knexp(k, e)}, определяющее дом и не связан с модельным описанием µ-состояний.

контур ”поверхности Ферми”. Теоретически профиль Ненулевую интенсивность в центре зоны Бриллюэна поверхности Ферми вычисляется аналогичным образом, обеспечивают только нечетные состояния фотодырки однако вместо nexp(k, e) используется выражение симметрии типа eu и a1u. Для света, поляризованного в EF CuO2-плоскости, такими состояниями могут быть только nth(k) = A(k, E)dE, eu-орбитали CuO6- центра, которые могут иметь либо -Ee медный Cu4p-, либо чисто кислородный O2p-характер.

вообще говоря, существенно отличающееся от nexp. Таким образом, вклад изолированного синглета Естественно, что в данном случае топология ”по- Жанга-Райса в интенсивность фотоэмиссии в центре верхности Ферми” не должна зависеть от поляризации двумерной зоны Бриллюэна равен нулю. Однако экспеизлучения, геометрии эксперимента и энергии фотонов. рименты как с неполяризованными, так и с поляриСильная k-зависимость матричного элемента (2) дела- зованными фотонами убедительно свидетельствуют о ет сравнение nexp и nth, как и весь ”метод” определения нарушении этого правила запрета. Действительно, коповерхности Ферми, спорным, если не бессмысленным. нечная интенсивность ARPES-сигнала в -точке зоны Эффекты ”остаточной поверхности Ферми” в Бриллюэна наблюдается как в Sr2CuO2Cl2 [20], так и Ca2CuO2Cl2, обнаруженные в работе [6], можно в Ca2CuO2Cl2 [6], что указывает на наличие ”дополниобъяснить даже в приближении полностью локализован- тельного” к синглету Жанга-Райса валентного состояния ного состояния фотодырки, когда спектральная функция фотодырки симметрии eu-типа с предположительно чив выражении для фототока не зависит от волнового сто кислородным составом. Более того, именно с этим вектора. В этом предельном случае мнимая ”поверхность состоянием можно связать дополнительный максимум в Ферми” определяется только эффектами матричного спектре ARPES Sr2CuO2Cl2 отстоящей приблизительно элемента, не являясь отражением какой-либо реальной на 0.4–0.5 eV от максимума, приписываемого синглету зонной структуры, или, например, сильных антифер- Жанга-Райса. Многие авторы считают, что конечная инромагнитных корреляций [18]. Кстати, контурные тенсивность между низкоэнергетическим пиком и мощграфики типа приведенных на рис. 3 наглядно передают ной полосой эмиссии ниже 2.7 eV относительно уровня топологию такой мнимой ”поверхности Ферми”. Ферми связана с некогерентными вкладами [11], которые 3. 2. Поляризационная зависимость мат- обусловлены взаимодействием фотодырки с фононами.

р и ч н о г о э л е м е н т а. Сильная и нетривиальная поля- Однако подробный анализ экспериментальных данных ризационная зависимость матричного элемента является по Sr2CuO2Cl2, проведенный в работе [9], позволяет Физика твердого тела, 2001, том 43, вып. 796 А.С. Москвин, Е.Н. Кондрашов, В.И. Черепанов сделать вывод, что дополнительный спектральный вес ки в CuO2-плоскости. Считается, что первое возбужденв спектрах ARPES связан, скорее, с дополнительным к ное состояние дополнительной дырки в CuO6--кластере синглету Жанга-Райса низкоэнергетическим состоянием (т. е. в кластере CuO5-) лежит на 2-3 eV выше синглета фотодырки, чем с некогерентными вкладами.

Жанга-Райса и не оказывает влияния на низкоэнергетиПредположение о двух близких по энергии состояческую динамику носителей тока. Вместе с тем ряд исниях фотодырки, или ”допированной” дырки типа b1g следователей придерживается иной точки зрения. Убедии eu в кластере CuO4 согласуется со многими незавительным свидетельством в пользу конкуренции преимусимыми экспериментально наблюдавшимися свойствами щественно медной b1g-орбитали и чисто кислородных диэлектрических недопированных и слабодопированных O2p-орбиталей в формировании валентных состояний купратов. Прежде всего, это появление так называемых допированной дырки являются квантово-химические расMIR (midinfrared region) полос в спектрах оптического четы многоцентровых медь-кислородных кластеров [27].

поглощения, связываемых с разрешенными электродиАналогичные расчеты [21,28], выполненные с учетом польными переходами с переносом заряда b1g eu в клавсех состояний (как медных, так и кислородных) в стерах CuO4 [21]. Энергия этих полос в диэлектрических кластере CuO5-, показывают наличие двухдырочного купратах Sr2CuO2Cl-2 и La2CuO4 ( 0.4eV) [22] хоро- состояния Eu вблизи ( 0.5eV) синглета Жанга-Райса.

шо согласуется с предполагаемым из спектров ARPES Расчеты на основе точной диагонализации гамильтониотносительным расположением соответствующих пиков.

ана p-d-модели для кластера CuO6 с одной и двумя Чисто кислородная eu-дырка может быть связана с дырками, выполненные авторами работы [14], показали, b1g-дыркой как антиферромагнитно, так и ферромагчто разумных значениях параметров модели триплетное нитно. Это простое обстоятельство ясно указывает на состояние B1g находится достаточно близко (< 1eV) к необходимость включения в валентный мултиплет как синглету Жанга-Райса.

спинового синглета (b1geu)1Eu, так и спинового триплета В настоящей работе проведены модельные кластер(b1geu)3Eu, энергия которого может быть даже ниже, ные микроскопические вычисления матричного элеменблагодаря ферромагнитному характеру b1g-eu обмена.

та, определяющего интенсивность фотоэмиссионного тоДействительно, низколежащее (ST = 0.13 eV) спинока с рождением дырки в состоянии синглета Жангавое триплетное состояние двухдырочного центра CuO5Райса. Прямым модельным расчетом показана сильная в La-2Cu0.5Li0.5O4 было обнаружено с помощью ЯКР 63,ядер Cu [23]. Косвенные указания на O2p, eu угловая и поляризационная зависимость матричного элемента, что во многих случаях приводит к эффектам валентные состояния были получены из анализа дантипа остаточной или мнимой поверхности Ферми, наных измерений сдвига Найта в спектрах ЯМР систеблюдаемым в спектрах ARPES диэлектрических купрамы 123-YBaCuO [24]. В связи с моделью валентного тов. Интенсивность фототока в центре двумерной зоны A1g-1,3Eu мультиплета для медных оксидов нужно отмеБриллюэна обращается в нуль для любой поляризации тить работу [25], авторы которой утверждают, что смогли фотонов. Такое поведение не согласуется с наблюдаемым разделить различные спиновые состояния в одночастичконечным спектральным весом в низкоэнергетических ном спектре антиферромагнетика CuO и показать, что спектрах ARPES Sr2CuO2Cl2 и Ca2CuO2Cl2 в -точке и вершина валентной зоны имеет чисто синглетный списвидетельствует в пользу существования вблизи сингленовый характер, что является, по их мнению, сильным та Жанга-Райса дополнительного электронного состояаргументом в поддержку существования и стабильности ния двухдырочного центра CuO5- с симметрией типа (изолированности) синглета Жанга-Райса в купратах.

Eu. Этот же вывод подтверждается и обнаруживаемой Однако их выводы базируются на данных исследования экспериментально зависимостью низкоэнергетического фотоэмиссионных спектрах вблизи Cu2p3/2 (L3) резоспектрального веса фотоэмиссии от энергии фотонов.

нанса, что позволяет детектировать однозначно только На необходимость расширения модели изолированного медные состояния фотодырки; другими словами, эта синглета Жанга-Райса в купратах указывают и резульметодика ”не видит” чисто кислородных eu состояний.

таты ряда независимых экспериментов по исследованию Предположение об активационном механизме дырочной проводимости непроводящих купратов с eu оптических, резонансных, кинетических свойств диэлектрических купратов.

электронной структурой носителя позволило объясВ общем, анализ и теоретическая интерпретация нить необычную анизотропию магнитосопротивления, обнаруженную недавно в системах типа YBa2Cu3O6+x ARPES спектров диэлектрических купратов Sr2CuO2Clи Ca2CuO2Cl2 в настоящее время является весьма не(x 0.3) [26].

простой задачей. Необходимо заметить, что пока нет Несмотря на эти и другие свидетельства в пользу конкуренции как минимум двух валентных состояний ло- объяснения обнаруженной недавно осциллирующей закализации дополнительной дырки в CuO4 центре, боль- висимости фототока от энергии падающих фотонов, а шинство теоретических моделей электронной структуры значит и kz [9]. На наш взгляд, такое поведение фототока купратов в настоящее время основаны на предположении связано с тем, что фотодырка имеет не ”плоскую”, а о хорошей изолированности синглета Жанга-Райса, пред- трехмерную структуру с частичной делокализацией на полагаемого основного состояния дополнительной дыр- ближайших CuO2-плоскостях [19].

Физика твердого тела, 2001, том 43, вып. Эффекты матричного элемента в спектрах фотоэмиссии углового разрешения... Список литературы [1] B.O. Wells, Z.-X. Shen, A. Matsuura, D.M. King, M.A. Kastner, M. Greven, R.J. Birgrnau. Phys. Rev. Lett. 74, 964 (1995).

[2] C. Kim, P.J. White, Z.-X. Shen, T. Tohyama, Y. Shibata, S. Maekava, B.O. Wells, Y.J. Kim, R.J. Birgenau, M.A. Kastner. Phys.

Rev. Lett. 80, 19, 4245 (1998).

[3] A. Nazarenko, K.J.E. Vos, S. Haas et al. J. Supercond. 8, (1995).

[4] O.P. Suchkov, G.A. Sawatzky, R. Eder, H. Eskes. Phys. Rev.

B56, 18, 11 769 (1997).

[5] S. LaRosa, I. Vobornik, F. Zwick et al. Phys. Rev. B56 R(1997).

[6] F. Ronning, C. Kim, D.L. Feng, D.S. Marsgall, A.G. Loeser, L.L. Miller, J.N. Eckstein, I. Bozovic, Z.-X. Shen. Science (1998).

[7] R. Hayn, H. Rosner, V.Yu. Yushankhai, S. Haffner, C. Duerr, M. Knupfer, G. Krabbes, M.S. Golden, J. Fink, H. Eshring, D.J. Singh, N.T. Hien, A.A. Menovsky, Ch. Jung, G. Reichardt.

Phys. Rev. B60, 1, 645 (1999).

[8] S. Haffner, D.M. Brammeier, C.G. Olson, L.L. Miller, D.W. Lynch. Cond-mat/0006366; S. Haffner, D.M. Brammeier, C.G. Olson, L.L. Miller, D.W. Lynch. Phys. Rev. B61, 21, 378 (2000).

[9] C. Duerr, S. Legner, R. Hayn, S.V. Borisenko, Z. Hu, A. Theresiak, M. Knupfer, M.S. Golden, J. Fink, F. Ronning, Z.-X. Shen, H. Eisaki, S. Uchida, C. Janowitz, R. Mueller, R.L. Johnson, K. Rossnagel, L. Kipp, G. Reichardt. Condmat/0007283.

[10] Peter J. Feibelman, D.E. Eastman. Phys. Rev. B10, 12, (1974).

[11] A.S. Alexndrov, C.J. Dent. Cond-mat/9905185.

[12] J.M. Eroles, C.D. Batista, A.A. Aligia. Cond-mat/9812325.

[13] A. Bansil, M. Lindroos. Cond-mat/9910496.

[14] В.А. Гавричков, С.Г. Овчинников. ФТТ 40, 2, 184 (1998).

[15] Д.А. Варшалович, А.Н. Москалев, В.К. Херсонский. Квантовая теория углового момента. Наука, Л. (1975).

[16] J.J. Yeh, I. Lindau, At. Data Nucl. Data Tables 32, 1 (1985).

[17] M. Randeria et al. Phys. Rev. Lett. 74, 4951 (1995).

[18] Vadim Oganesyan. Cond-mat/0003270.

[19] A.S. Moskvin, E.N. Kondrashov, V.I. Cherepanov. Condmat/0007470 31.

[20] P.W. Leung, B.O. Wells, R.J. Gooding. Cond-mat/9702016.

[21] А.С. Москвин, Н.Н. Лошкарева, Ю.П. Сухоруков, М.А. Сидоров, А.А. Самохвалов. ЖЭТФ 105, 967 (1994).

[22] A. Zibold, H.L. Liu, S.W. Moore, J.M. Graybeal, D.B. Tanner.

Phys. Rev. B53, 11 734 (1996).

[23] Y. Yoshinari, P.C. Hammel, J.A. Martindale et al. Phys. Rev.

Lett. 77, 2069 (1996).

[24] Y. Yoshinari. Physica C276, 147 (1997).

[25] L.H. Tjeng, B. Sincovic, N.B. Brookes, J.B. Goedcoop, R. Hesper, E. Pellegrin, F.M.F. de Groot, S. Altieri, S.L. Hulbert, E. Shekel, G.A. Sawatzky. Phys. Rev. Lett. 80, 19, (1998).

[26] A.S. Moskvin, Yu.D. Panov. Cond-mat/0008035.

[27] Jiro Tanaka, Chizuko Tanaka. J. Phys. Chem. Solid. 59, 10–12, 1861 (1998).

[28] A.S. Moskvin, Yu.D. Panov. Phys. Stat. Sol. 212, 141 (1999).

Физика твердого тела, 2001, том 43, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.