強相関4f電子系における4f-伝導電子間クーロン相互作用の量子臨界現象に果す役割

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03697
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: 水牧 仁一朗 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 副主幹研究員 (60360830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 筒井 智嗣 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (70360823) ; 池永 英司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (90443548)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 共鳴硬X線光電子分光 / 量子臨界 / 価数変化

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、硬エックス線領域における共鳴光電子分光測定システムの構築を行った。入射エックス線に高いエネルギー分解能を持たせるために設置したチャンネルカットモノクロメータを用いて5keV-9keVの範囲内で光軸高さが変化しないシステムを完成させた。これにより入射エネルギー範囲６０eV程度で正確な光電子強度を測定することが可能となった。また、入射エネルギーを変えながら試料からのX線の発光強度および全電子収量法の電流量の2種類でモニターするシステムを導入するために、シリコンドリフト検出器を購入し、光電子分光測定装置に取り付けた。
価数ゆらぎによる量子臨界現象を示すといわれているCeCu2Si2とその参照物質であるCeNi2Si2のCe-L3端における共鳴光電子分光実験を行い、Ce-3dXPSスペクトルの入射エネルギー依存性を測定した。CeNi2Si2においてCeの三価成分および四価成分によるファーノ効果を確認することができた。その効果は非常に小さく、１．入射光強度を正確にモニターすること２．高いシグナル・ノイズ比でXPSスペクトルを取得できるようすること、行うことで精度良く測定できるようにした。１．は上述したシリコンドリフト検出器により、２．は光電子分光測定装置の検出器の検出効率を高くすることにより、高い精度の測定を行うことを可能にした。ファーノ効果の測定によりCeNi2Si2におけるCe-4f電子とCe-5d電子のクーロン相互作用Ufdの大きさは2eV程度であることがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

共鳴光電子分光測定システムの構築がほぼ完成し、CeL3端における共鳴X線光電子スペクトルの取得に成功したので。

Strategy for Future Research Activity

今後は、Yb系金属間化合物や価数変化が大きいEu系金属間化合物についても共鳴光電子分光測定を行い、各元素の価数の振る舞いと4f電子-5d電子間のクーロン相互作用の大きさとの相関をとることも行っていく。