1 The System: Transition Metal Oxides
and Their Heterostructures ............................. 1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Transition Metal Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.1 Crystal Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.2 Electronic Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 TMO Heterostructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 The Technique: Resonant X-ray Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 X-ray Sources: Synchrotron Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 Resonant Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.1 Basic Principles of X-ray Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.2 The Interaction of Light with Matter . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.3 XAS Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.4 Magnetic Scattering: Symmetry Considerations . . . . . . . 33
2.3.5 Experimental Access to Reciprocal Space . . . . . . . . . . . 39
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3 The Nickelates: A Spin Density Wave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.1 Properties of Bulk RNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.1.1 Electronic Configuration and the Torrance
Phase Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.1.2 The MIT: Charge Disproportionation. . . . . . . . . . . . . . . 49
3.1.3 AFM Order: Noncollinear Spiral. . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.1.4 A SDW-Nested Fermi Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2 Properties of LNO SLs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.1 Reconstructing LNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.1 Structural Details of LNO SLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.3.2 Magnetic Order in LNO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3.3 Magnetic Structure of RNO Films. . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.3.4 Models: Collinear Versus Noncollinear Spins . . . . . . . . . 77
3.4 Discussion and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.1 Orbital Polarization Altering the Magnetic Structure . . . . 81
3.4.2 Remanent Conductance in the SDW State
and the Question of Concomitant CO . . . . . . . . . . . . . . 83
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4 The Cuprates: A Charge Density Wave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.1 Properties of Bulk YBCO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2 CDW Order in YBCO Single Crystals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.2.1 Discussion and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.3 CDW Order in YBCO-LCMO Heterostructures. . . . . . . . . . . . . 119
4.3.1 Properties of Heterostructured YBCO . . . . . . . . . . . . . . 119
4.3.2 Experimental Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.3.3 Discussion and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Appendix A: The Kramers-Kronig Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Appendix B: Quantization of the Light Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Appendix C: Fermi’s Golden Rule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Appendix D: Mathematica Script to Analyze
Azimuthal Dependencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
· · · · · · (收起)