We report on resonant inelastic x-ray scattering studies of a one-dimensional quantum spin system Sr2CuO3. Data were taken at the Cu 1s→3d edge, which is expected to provide dd excitation spectra. The energy loss spectra show the lowest peak near 2.0 eV, smaller by≈0.6 eV than the lowest energy peak obtained at the 1s→4p edge. The feature has a total dispersion of about 0.2 eV with a periodicity of. While a comparison with optical measurements supports the interpretation of the data as being from dd excitations, the dispersion is apparently incompatible with theoretical results.

We present an angle-resolved photoemission doping dependence study of the n-type cuprate superconductor Nd2-xCexCuO4±δ, from the half-filled Mott insulator to the Tc=24 K superconductor. In Nd2CuO4, we reveal the charge-transfer band for the first time. As electrons are doped into the system, this feature's intensity decreases with the concomitant formation of near-EF spectral weight. At low doping, the Fermi surface is an electron-pocket (with volume～x) centered at [π,0]. Further doping leads to the creation of a new holelike Fermi surface (volume～1+x) centered at [π,π]. These findings shed light on the Mott gap, its doping evolution, as well as the anomalous transport properties of the n-type cuprates.

With significantly improved sample quality and instrumental resolution, we clearly identify in the (π,0) photoemission spectra from YBa2Cu3O6.993, in the superconducting state, the long-sought “peakdip-hump” structure. This advance allows us to investigate the large a-b anisotropy of the in-plane electronic structure including, in particular, a 50% difference in the magnitude of the superconducting gap that scales with the energy position of the hump feature. This anisotropy, likely induced by the presence of the CuO chains, raises serious questions about attempts to quantitatively explain the YBa2Cu3O7-δ data from various experiments using models based on a perfectly square lattice.

The electronic structure of heavily overdoped Bi2Sr2CaCu2O8+δ is investigated by angle-resolved photoemission spectroscopy. The long-sought bilayer band splitting in this two-plane system is observed in both normal and superconducting states, which qualitatively agrees with the bilayer Hubbard model calculations. The maximum bilayer energy splitting is about 88 meV for the normal state feature, while it is only about 20 meV for the superconducting peak.

In the present photoemission study of a cuprate superconductor Bi1.74Pb0.38Sr1.88CuO6+δ, we discovered a large scale dispersion of the lowest band, which unexpectedly follows the band structure calculation very well. Similar behavior observed in blue bronze and the Mott insulator Ca2CuO2Cl2 suggests that the origin of hopping-dominated dispersion in an overdoped cuprate might be quite complicated. A giant kink in the dispersion is observed, and the complete self-energy containing all interaction information is extracted for a doped cuprate. These results recovered significant missing pieces in our current understanding of the electronic structure of cuprates.