La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_4$中与晶格和电荷动力学耦合的自旋激发

层状铜氧化物的自旋激发表现出多种特征，取决于载流子浓度。在本研究中，我们对 La$_{2-x}$Sr$_{x}$CuO$_4$ (LSCO)（$x$ = 0、0.075、0.18 和 0.30）以及 La$_{2-x}$Sr$_{x}$NiO$_4$ (LSNO)（$x$ = 1/3）进行了非弹性中子散射（INS）测量，以阐明 LSCO 在能量（$\omega$）为 16--19 meV 处激发谱强度增强的起源 [Phys. Rev. B {\bf 91}, 224404 (2015), {\it ibid}. {\bf 93}, 094416 (2016)]。我们确认了超导（SC）LSCO 的局域自旋磁化率 $\chi''(\omega)$ 的 $\omega$ 依赖中存在峰结构，峰能量为 16--19 meV，此处自旋激发与光学声子支相交。在绝缘的 La$_2$CuO$_4$、LSNO 以及重过掺杂的 $x$ = 0.30 的 LSCO 中未观察到可比较的峰结构。通过总结本次及先前报道的结果，揭示了 SC 相中峰能量附近积分强度的穹顶状 $x$ 依赖关系。此外，我们对 LCO 的声子计算表明在 $\sim$19 meV 处存在两个光学支，由于 CuO$_2$ 平面中 Cu 或 O 的面外振动，其可稳定载流子的条纹排列。这些结果表明了自旋、电荷和晶格动力学之间的相互作用，并暗示强度增强与它们的复合激发有关。