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关联多带金属 Ca3Ru2O7 中的自旋与电荷激发

强关联电子 2021-02-10 v1

摘要

我们利用 Ru L3L_3 边共振非弹性 X 射线散射(RIXS)研究 Ca3_3Ru2_2O7_7 从 meV 尺度磁动力学到 eV 尺度带间跃迁的全范围激发。该双层 4d4d 电子关联金属呈现出丰富的相图,在 56 K 以下显示长程磁有序,随后在 48 K 发生伴生的结构、磁性和电子跃迁。在低温相中,我们观察到带宽为 \sim30 meV、在区中心有 \sim8 meV 能隙的磁激发,与中子非弹性散射数据高度一致。该色散可用具单离子各向异性项的双层 S=1\mathrm{S}=1 系统的 Heisenberg 哈密顿量建模。在更高能量损失处,dddd 型激发在巡游电子存在下表现出强阻尼,产生出现在 t2gt_{2g}ege_g 带之间的类荧光信号。同时,我们观察到源于局域 t2gt_{2g} 激发的共振,类似于结构相关的 Mott 绝缘体 Ca2_2RuO4_4。但 Ca2_2RuO4_4 显示尖锐分离的旋轨激发和 Hund 规则驱动的自旋态跃迁,而此处我们仅识别出一个宽的非对称特征。这些结果表明局域离子内相互作用构成了 Ca3_3Ru2_2O7_7 中关联物理的基础,即使激发在巡游电子存在下变得强烈混合。

关键词

引用

@article{arxiv.2012.10180,
  title  = {Spin and charge excitations in the correlated multiband metal Ca3Ru2O7},
  author = {J. Bertinshaw and M. Krautloher and H. Suzuki and H. Takahashi and A. Ivanov and B. J. Kim and H. Gretarsson and B. Keimer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2012.10180},
  year   = {2021}
}

备注

8 pages, 4 figures