Optical spectroscopy of the stripe ordering in La(2-x)Sr(x)NiO4

Abstract

La(2-x)Sr(x)NiO4 shows a stripe ordering of charge and spin at low temperature. Resistivity of this compound shows anomalous increase at T(sub c). In order to clarify the electronic structure of this compound and its change associated with the stripe ordering, the optical measurement of La(1.67)Sr(0.33)NiO4 have been carried out. A single crystal used in this study was grown by the floating zone method. Reflectivity measurements were carried out for a wide energy range, from 0.01 eV to 60 eV using the conventional light source and from 4 eV to 40 eV utilizing synchrotron radiation. The optical conductivity spectra were obtained through the Kramers-Kronig transformations of the reflectivity spectra. Structures above 5 eV are similar to that of the other transition metal oxides. On the temperature dependence of the spectra below 3 eV, a gap and the onset of the increase of optical conductivity spectra at about 0.26 eV is clearly observed at 10 K. This indicates that the charge-ordering state is the insulating one with finite energy gap.

La(2-x)Sr(x)NiO4は低温において電荷とスピンの縞状秩序化を示す。この化合物の電気抵抗は臨界温度T(sub c)において異常な増加を示す。この化合物の電子構造と縞状秩序化に伴う電子構造の変化を明らかにするため、La(1.67)Sr(0.33)NiO4の光学測定を行った。本研究で使用した単結晶は浮遊帯法で成長させた。反射率の測定は広範なエネルギー範囲、在来の光源を使った0.01eVから60eVまで、およびシンクロトロン放射を使用した4eVから40eVまでに渡り実施した。反射スペクトルのクラマース・クローニッヒ変換により光伝導スペクトルを得た。5eV以上の構造は他の遷移金属酸化物に類似している。3eV以下のスペクトルの温度依存性に関して、約0.26eVにおける光伝導スペクトルのギャップと増加の始まりを10Kで明らかに観察した。これは荷電-秩序化状態が有限のエネルギーギャップを持った絶縁体的状態であることを示している。