Spectroscopic study of electronic structures and quantum phase transition in 5d transition metal compounds

• Project/Area Number: 19K03753
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: Yamasaki Atsushi 甲南大学, 理工学部, 教授 (50397775)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高瀬 浩一 日本大学, 理工学部, 教授 (10297781)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 電子構造 / 光電子分光 / イリジウム酸化物 / 電子相関 / バルク / 反強磁性 / モット絶縁体 / 5d電子系 / 相転移 / 電子状態

Outline of Research at the Start

本研究では，強スピン軌道結合と電子相関の協奏により特異な状態が発現している，または発現する事が期待される 5d 電子系化合物群に対して，バルク・表面に選択的に敏感な電子分光および磁性に敏感な分光手法を駆使して電子構造を明らかにし，電子相関強度の変化により実現すると考えられる「スレーター絶縁体・モット絶縁体転移」や「量子異常ホール絶縁体・モット絶縁体転移」などの相関誘起量子相転移の実験的検証を行うとともに，その詳細を明らかにすることを目指す.

Outline of Final Research Achievements

We focused on 5d transition-metal compounds, in which some exotic ground states appear due to the strong spin-orbit coupling and electron correlation effects. The bulk electronic structures and the change induced by magnetic transition have been revealed by the photoelectron spectroscopy that utilizes highly brilliant hard-x-ray delivered from the synchrotron facility SPring-8. We offer an alternative method, in which one does not need ultrahigh energy-resolved and/or momentum-resolved spectroscopic measurements, to evaluate the origin of the insulating ground state.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では近年注目されている強スピン軌道結合物質において，結晶構造の次元性のクロスオーバー領域（擬2次元から3次元）において実現している絶縁体の起源が，高いエネルギー分解能や波数分解を行う長時間の観測なしに，電子の局在・遍歴の両極限におけるモデルで大別可能であることを示した．また，定量的知見が得られることも明らかとなり，従来の物性評価手法に新たな選択肢を提示したことに意義を見出せる．

Research Products

• [Journal Article] Large Thermoelectric Power of Ca1-xNaxCo2O4 Studied by Soft-X-Ray Absorption Spectroscopy (2020)
  • Author(s): A. Yamasaki, S. Miyazaki, K. Nakagawa, T. Oguni, H. Yamagishi, D. Shibata, and S. Imada
  • Journal Title: Mem. SR Center Ritsumeikan Univ. Volume: 22 Pages: 45-45
  • Open Access
• [Journal Article] Observation of Electronic Structures in Sr-Based Iridates by Bulk-Sensitive Photoemission Spectroscopy (2020)
  • Author(s): Nakagawa Koya、Fujiwara Hidenori、Hamamoto Satoru、Miyazaki Sho、Nakatani Yasuhiro、Kuga Kentaro、Higashiya Atsushi、Kadono Toshiharu、Tamasaku Kenji、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Muro Takayuki、Imada Shin、Sekiyama Akira、Takase Kouichi、Kobori Hiromi、Yamasaki Atsushi
  • Journal Title: JPS Conf. Proc. Volume: 30 Pages: 0111461-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Anisotropic Hybridization in YbAlB4 Probed by Linear Dichroism in Core-Level Hard X-Ray Photoemission Spectroscopy (2019)
  • Author(s): Kentaro Kuga, Yuina Kanai, Hidenori Fujiwara, Kohei Yamagami, Satoru Hamamoto, Yuichi Aoyama, Akira Sekiyama, Atsushi Higashiya, Toshiharu Kadono, Shin Imada, Atsushi Yamasaki, Arata Tanaka, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Satoru Nakatsuji, Takayuki Kiss
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 123 Issue: 3 Pages: 0364041-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.036404
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 温度依存 HAXPESにより調べたRuddlesden-Popper系Ir酸化物の絶縁化機構 (2022)
  • Author(s): 中川 広野, 藤原 秀紀, 濱本 諭, 関山 明, 東谷 篤志, 今田 真, 門野 利治, 中田 惟奈, 玉作 賢治, 矢橋 牧名, 石川 哲也, 高瀬 浩一, 山崎 篤志
  • Organizer: 放射光学会 第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [Presentation] LaO0.5F0.5Bi1-xPbxS2で観測された 高エネルギー分解能X線吸収スペクトルの温度変化 (2021)
  • Author(s): 小國智仁，林田拓也，宮崎栞司，田村浩太郎，河村直己， 三村功次郎，出村郷志，坂田英明，山﨑篤志
  • Organizer: 日本物理学会 第76回年次大会
• [Presentation] Au-Ga-Ce 1/1 近似結晶の硬X線内殻・価電子帯光電子分光 (2021)
  • Author(s): 野末悟郎, 有長祐人, 濱本諭, 藤原秀紀, 木須孝幸, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 東谷篤志, 山崎篤志, 今田真, 元売明瑞紗, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
  • Organizer: 日本物理学会 第76回年次大会
• [Presentation] 直線偏光制御硬X線光電子分光によるホイスラー合金の価電子帯電子構造研究 (2021)
  • Author(s): 西本幸平、藤原秀紀、濵本諭、有⻑祐人、姫野良介、近藤佑宥、 木須孝幸、中川広野、山崎篤志、中田惟奈、今田真、東谷篤志、 玉作賢治、矢橋牧名、石川哲也、菅滋正、梅津理恵、関山明
  • Organizer: 第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [Presentation] 磁場中共鳴非弾性軟X線散乱及び直線偏光制御硬X線光電子分光によるホイスラー合金Co2FeSiの価電子帯電子構造 (2020)
  • Author(s): 西本幸平, 藤原秀紀, 濵本諭, 有長祐人, 近藤佑宥, 木須孝幸, 山神光平, 山添康介, 宮脇淳, 原田慈久, 山崎篤志, 今田真, 東谷篤志, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 黒田文彬, 小口多美夫, 菅滋正, 梅津理恵, 関山明
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会(2020)
• [Presentation] 内殻硬X線光電子線二色性による反強磁性体SmPt2Si2における4f軌道対称性の研究 (2020)
  • Author(s): 有長祐人, 濱本諭, 近藤佑宥, 藤原秀紀, 西本幸平, 姫野良介, 木須孝幸, 中田惟奈, 今田真, 田中新, 中川広野, 山崎篤志, 東谷篤志, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 山田瑛, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二, 関山明
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会(2020)
• [Presentation] 放射光光電子分光による量子臨界物質YbCo2Ge4の4f基底状態軌道対称性と混成効果の研究 (2020)
  • Author(s): 久我健太郎, 濱本諭, 中谷泰博, 金井惟奈, 藤原秀紀, 青山雄一, 関山明, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 山崎篤志, 田中新, 大浦正樹, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 北川健太郎, 木須孝幸
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会(2020)
• [Presentation] 温度依存HAXPESによるIr酸化物絶縁体におけるスレーター性の観測 (2019)
  • Author(s): 中川広野, 矢野慎弥, 林田拓也, 中田惟奈, 小堀裕己, 藤原秀紀, 関山明, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 高瀬浩一, 山崎篤志
  • Organizer: 日本物理学会 秋季大会(岐阜大学)
• [Presentation] Observation of electronic structures in Sr-based iridates by bulk-sensitive photoemission spectroscopy (2019)
  • Author(s): K. Nakagawa, H. Fujiwara, S. Hamamoto, S. Miyazaki, H. Kobori, T. Muro, A. Sekiyama, K. Takase, and A. Yamasaki
  • Organizer: SCES2019(Okayama)
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 甲南大学 教員・研究者紹介 研究活動(論文)
  • URL: https://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/102_ja.html
• [Remarks] 山崎篤志 研究業績
  • URL: http://www.phys.konan-u.ac.jp/Denshi/YAMA-ROOM/papers.html
• [Remarks] 甲南大学 教員・研究者紹介 研究活動（論文）
  • URL: https://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/102_ja.html
• [Remarks] 山崎篤志 研究業績
  • URL: http://www.phys.konan-u.ac.jp/Denshi/YAMA-ROOM/papers.html
• [Remarks] 甲南大学 教員・研究者紹介
  • URL: https://researchers.adm.konan-u.ac.jp/html/102_ja.html
• [Remarks] 山崎篤志 研究業績
  • URL: http://www.phys.konan-u.ac.jp/~yamasaki/papers.html