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重い電子系化合物における4f電子混成効果の偏光制御角度分解光電子分光による解明

Research Project

Project/Area Number 16J00314
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中谷 泰博  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords重い電子系化合物 / 4f 電子 / 混成 / 光電子分光 / X線吸収分光 / 希土類化合物
Outline of Annual Research Achievements

4f 軌道が不完全殻の系の中に, f 電子間の強いクーロン反発 (電子相関) により, 超伝導や磁気秩序などの特異な物性が発現する強相関希土類化合物が多く見られる. これらの物性の解明を行うために, 我々は 4f 電子が 1 つとなる配置に近い Ce 化合物を対象として, 4f 電子と伝導電子の混成 (c-f 混成) 効果を実空間・波数空間の両面から解明し, その電子状態を調べる研究を行っている. 本年度は, 低温で超伝導を示し, 大きな電子比熱を持ち, 異方的な磁性を示す CeNi2Ge2 に対して重点的に研究を行った.
c-f 混成によって形成される, 有効質量と電子密度の大きい状態 (重い準粒子状態) を観測するために, 角度分解光電子分光 (ARPES) を行った. 我々はすでに CeNi2Ge2 において重い準粒子状態を観測していたが, 測定対象を全ての波数空間に広げた. その結果, 重い準粒子状態は波数空間の限定的な部分 (Heavy spot) で形成されていることを明らかにした. Heavy spot は電子密度が大きいことを意味するため, 超伝導状態を形成するためのクーパー対の形成に関わると考えられる. さらに, Heavy spot 同士を結ぶ波数ベクトルは, CeNi2Ge2 の中性子散乱実験で報告されている反強磁性波数ベクトルと対応することが分かった. このことから, CeNi2Ge2 の超伝導には, スピン揺らぎが関わっている可能性が高いと結論付けられる. このように, 重い電子系化合物の超伝導には, Heavy spot の観測が重要な手がかりを与えることが分かった.
また, この研究は他の Ce 化合物にも適用を始めており, 強相関希土類化合物の研究に道筋をつけつつあるといえる.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Evidence for momentum-dependent heavy-fermionic electronic structures: Soft x-ray ARPES for the superconductor CeNi2Ge2 in the normal state2018

    • Author(s)
      Nakatani Y.、Aratani H.、Fujiwara H.、Mori T.、Tsuruta A.、Tachibana S.、Yamaguchi T.、Kiss T.、Yamasaki A.、Yasui A.、Yamagami H.、Miyawaki J.、Ebihara T.、Saitoh Y.、Sekiyama A.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 97 Issue: 11 Pages: 115160-115160

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.115160

    • NAID

      120006731608

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Circular dichroism in resonant angle-resolved photoemission spectra of LaNi2Ge22017

    • Author(s)
      Y. Nakatani et al.
    • Journal Title

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      Volume: 印刷中 Pages: 50-53

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2017.01.008

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 軟X 線角度分解光電子分光で観測した CeNi2Ge2 の波数依存重い準粒子状態と磁気相 関との関係2017

    • Author(s)
      中谷泰博 他
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏光制御X 線電子分光による重い電子系化合物 CeNi2Ge2 の 4f 軌道対称性2017

    • Author(s)
      中谷泰博 他
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of CeNi2Ge2 probed by 3D soft X-ray ARPES2016

    • Author(s)
      Y. Nakatani et al.
    • Organizer
      39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
    • Place of Presentation
      Zurich (Switzerland)
    • Year and Date
      2016-07-03
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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