Ca$_3$Ru$_2$O$_7$ 的共振非弹性 X 射线散射研究

K. von Arx; F. Forte; M. Horio; V. Granata; Q. Wang; L. Das; Y. Sassa; R. Fittipaldi; C. G. Fatuzzo; O. Ivashko; Y. Tseng; E. Paris; A. Vecchione; T. Schmitt; M. Cuoco; J. Chang

doi:10.1103/PhysRevB.102.235104

Ca$_3$Ru$_2$O$_7$ 的共振非弹性 X 射线散射研究

强关联电子 2025-04-01 v2

作者: K. von Arx , F. Forte , M. Horio , V. Granata , Q. Wang , L. Das , Y. Sassa , R. Fittipaldi , C. G. Fatuzzo , O. Ivashko , Y. Tseng , E. Paris , A. Vecchione , T. Schmitt , M. Cuoco , J. Chang

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摘要

我们展示了针对双层钌酸盐 Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 的氧 $K$ 边 X 射线吸收谱（XAS）与共振非弹性 X 射线散射（RIXS）联合研究。我们在 Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 上开展的 RIXS 实验覆盖了平面与层间氧的重叠共振，这些共振可与顶端氧共振区分开。我们将其与在带-Mott 绝缘体 Ca $_2$ RuO $_4$ 上记录的等效氧 $K$ 边谱进行了比较。与含有 Mott 物理相关激发的 Ca $_2$ RuO $_4$ 谱不同，Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 谱仅呈现不涉及库仑能量尺度的层内 $t_{2g}$ 激发。如同在 Ca $_2$ RuO $_4$ 中所发现的，我们在 Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 中分辨出两个层内 $t_{2g}$ 激发。此外，Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 中最低能激发表现出显著的色散，揭示出与 Ca $_2$ RuO $_4$ 中观测不同的集体特征。理论建模支持将 Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 中这一最低能量激发解释为具有多粒子特征的磁性横模，而 Ca $_2$ RuO $_4$ 中的对应激发则归属于纵向与横向自旋模的组合。这些根本差异基于 Ca $_2$ RuO $_4$ 与 Ca $_3$ Ru $_2$ O $_7$ 中不等价的磁性基态表现进行了讨论。

关键词

共振非弹性 X 射线散射 Ca3Ru2O7 钌酸盐氧 K 边 t2g 激发磁激发 Mott 物理

引用

@article{arxiv.2004.13391,
  title  = {Resonant Inelastic X-ray Scattering Study of Ca$_3$Ru$_2$O$_7$},
  author = {K. von Arx and F. Forte and M. Horio and V. Granata and Q. Wang and L. Das and Y. Sassa and R. Fittipaldi and C. G. Fatuzzo and O. Ivashko and Y. Tseng and E. Paris and A. Vecchione and T. Schmitt and M. Cuoco and J. Chang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2004.13391},
  year   = {2025}
}

备注

11 pages, 6 figures. This manuscript has been submitted to PRB

Ca$_3$Ru$_2$O$_7$ 的共振非弹性 X 射线散射研究

摘要

关键词

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