軟X線逆光電子分光法によるf電子系非占有電子状態の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05402007
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 繁 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10005796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 章順 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40250667) ; 鈴木 章二 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10091703)
• Keywords: 逆光電子分光 / 非占有電子状態 / f電子系 / 軟X線逆光電子分光 / セリウム化合物 / 非鳴逆光電子分光 / 真空紫外線逆光電子分光

Research Abstract

1.本研究課題の最大の目的である軟X線逆光電子分光装置完成し、セリウム化合物の真空紫外線外線領域でのBIS(制動放射等色線スペクトル)測定、共鳴逆光電子分光測定を行った。
2.分光機構は設計通りの性能を達成したが、励起電子を発生させる購入品の電子銃の安定性が悪く、しばしば故障し、研究上の障害になっていた。それで、今年度、新たに設計したピアス型の電子銃を完成させた。この電子銃は、十分な試料電流がえられ、ほぼ平行な電子流となるので、今後、角度分解光電子分光へと研究領域が広がるものと期待される。
3.この装置を用いて、不完全4f殻を持つ希土類化合物、CeB_6、CeNi_5の逆光電子分光測定を行った。
(1)CeB_6は高濃度近藤効果を示す物質として知られ、基定状態では3価であり4f電子数はほぼ1である。共鳴光電子分光法により、4d内殻励起闘値付近(〜120eV)で測定を行ったところ、共鳴増大する4f^2終状態に起因する構造が観測された。この構造と、すでに報告されている光電子分光の結果から、直接、4f電子の電子間クローン相互作用の値を求めることができた。
(2)CeNi_5は価数揺動物質であり、基低状態では4f^1(3価)と4f^0(4価)の混成状態となっている。真空紫外線領域のBISスペクトルには、この2つの基低状態に対応した4f^1、4f^2終状態による2つの構造が観測された。しかし、2つの構想の強度比はX線逆光電子分光で得られたCeNi_5のスペクトルとは異なっている。これはX線逆行電子分光と真空紫外線逆光電子分光では、観測する表面からの深さはことなることに起因すると思われる。真空紫外線逆光電子分光では表面近傍しか見ておらず、そこでは固体内に比べ混成が弱くなっていると解釈される。