2015 Fiscal Year Research-status Report
イッテルビウム系近藤格子の基底状態に関する普遍的な電子状態モデルの構築
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15K05174
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
佐藤 仁 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (90243550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 将司 広島大学, 技術センター, 技術主任 (20379910)
大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | cf混成 / 近藤効果 / 価数揺動 / 基底状態 / イッテルビウム / 光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Yb系近藤格子の基底状態は，定性的に，cf混成が小さい場合はRKKY相互作用により磁気秩序を示し，大きい場合は近藤効果により非磁性フェルミ液体となる．YbNi3X9(X=Al,Ga)は，同じ結晶構造，類似の伝導電子状態をもつにも関わらず，YbNi3Al9は前者，YbNi3Ga9は後者に属する．我々は硬X線光電子分光(励起エネルギー6000 eV)，低エネルギー光電子分光(励起エネルギー7 eV)により，Yb 4f電子状態と伝導電子状態密度(c-DOS)を明らかにし，c-DOS中のフェルミ準位(EF)とYb 4fホール準位の位置関係，および，EF近傍でのc-DOSの形状の観点から，基底状態を説明する電子状態モデルを考案した．本研究は，物質系をYb2Pt6X15などへ拡張し，考案したモデルの普遍性の検討と拡張を行うことを目的としている．
本年度は，Yb2Pt6X15について単結晶育成を行い，硬X線光電子分光および低エネルギー光電子分光を実施した．磁化率測定により，Yb2Pt6Ga15の近藤温度は~1200 K，Yb2Pt6Al15の近藤温度は~60 Kと見積もられる．YbNi3X9とは異なりいずれも近藤効果優勢領域にあるが，YbNi3X9と同様Yb2Pt6Al15はRKKY相互作用優勢領域に近い位置にある．Yb 3d硬X線光電子分光からYb価数を見積もったところ，X=Gaではv~2.3，X=Alではv~2.9で温度降下とともに2価に近づく結果が得られた．また，X=Gaで，Pt 4f内殻ピークおよびPt 5dピークは低結合エネルギー側に，Yb3+ 4fピークは高い結合エネルギー側にシフトするのが観測され，YbNi3X9と同様な振る舞いが観測された．Yb2Pt6X15はいずれも近藤効果優勢領域にあるが，考案したモデルの枠内で説明可能であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の研究実施計画に従って，Yb2Pt6X15単結晶の育成を行い，SPring-8・BL15XUで硬X線光電子分光を，また広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)・BL1およびBL9Aにおいて，低エネルギー光電子分光を実施した．その結果，YbNi3X9と同様の電子状態モデルで，Yb2Pt6X15の基底状態の変化が定性的に説明可能であることが分かった．低エネルギー光電子分光では，Yb2Pt6X15について角度分解光電子スペクトルのテスト測定を実施したところ，他のYb化合物と比較してバンド分散が明瞭に観測されることが分かった．特にX=Gaについては，フェルミ準位近傍のYb 4f局在バンドと，伝導電子のバンドとの混成に起因すると思われるバンドの分裂が観測可能であることが分かった．このcf混成バンドの曲率からcf混成の大きさの定量的見積もりが可能であると考えている．フェルミ面も観測されており，6回対称を反映してgamma点周りに6角形のホール面が存在することが分かった．またYb2Ir3Ga9やYbNi2Si2など，本課題の推進に有効なYb化合物の育成に成功している．以上の理由から概ね順調に進んでいると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究実施計画と同様な方法で，現在結晶育成がすすんでいるYb2Ir3X9(X=Al, Ga)，YbA2X'2(A=Ni, Pd, X'=Si, Ge)を中心に研究を推進する．育成したこれらのYb化合物に対し，SPring-8・BL15XUにおいて，硬X線光電子分光を実施し，Yb価数の決定と，Yb 4fホール準位，伝導電子のX，X'依存性に関する知見を得る．広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)・BL1およびBL9Aにおいて，低エネルギー光電子分光を行い，近藤ピークの観測を通じて，cf混成状態に関する知見を得る．得られた結果を，これまで得られているYbNi3X9，Yb2Pt6X15，YbNiX'3などの結果と比較し，基底状態と電子状態が，考案したモデルの枠内で説明できるかどうか検討を行う．Yb2Pt6X15については，HiSOR・BL1およびBL9Aにおいて，角度分解光電子分光の本測定を実施する．cf混成バンドの直接観測に注力し，バンドの解析からcf混成エネルギーの定量的評価を試みる．フェルミ面マッピングを実施し，得られた結果のX依存性について議論する．Yb2Co3X9，YbNi3(AlxGa1-x)9の育成を試みる．
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| Causes of Carryover |
平成28年度では，平成27年度にテスト測定を行って実施可能であると分かった角度分解光電子分光実験を，追加して行うこととした．この角度分解光電子分光のために特化したホルダーがいくつか必要となるために，物品費の一部を平成28年度への繰り越しとした．また，平成27年度中に行う予定だった研究打ち合わせは，平成28年度の前半期に得られる結果をふまえた方が効率的であると判断し，平成28年度に行うこととした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
単結晶育成のために，高純度金属および透明石英管などの消耗品が必要である．放射光を用いた実験では，真空部品などの消耗品，試料をマウントする試料ホルダー(角度分解光電子分光測定用のホルダーを含む)，接着剤などが必要になってくる．硬X線光電子分光実験はSPring-8で行うため，実験旅費が必要になる．
これまでの結果と，今後の方針に関する研究打ち合わせのための旅費の支出の他，これまで得られている成果を，2016年9月ドイツで行われるICTMC20(20th International Conference on Ternary and Multinary Compounds)で報告する．また，日本物理学会および日本放射光学会での発表を予定している．
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Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Photoemission study on YbZn1-xSnxCu42015
Author(s)
H. Sato, Y. Utsumi, J. Kodama, M. Arita, H. Anzai, K. Mimura, K. Shimada, S. Ueda, N. Tsujii, H. Namatame, M. Taniguchi
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 592
Pages: 012016(5p)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Electronic structure of YbNiX3 (X=Si,Ge) studied by hard x-ray photoemission spectroscopy2015
Author(s)
H. Sato, Y. Utsumi, J. Kodama, H. Nagata, M. A. Avila, R. A. Ribeiro, K. Umeo, T. Takabatake, K. Mimura, S. Motonami, H. Anzai, S. Ueda, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
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Journal Title
Physica Status Solidi C
Volume: 12
Pages: 620-623
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Electronic structure of Mott-insulator CaCu3Ti4O12: Photoemission and inverse photoemission study2015
Author(s)
H. J. Im, M. Iwataki, S. Yamazaki, T. Usui, S. Adachi, M. Tsunekawa, T. Watanabe, K. Takegahara, S. Kimura, M. Matsunami, H. Sato, H. Namatame, M. Taniguchi
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Journal Title
Solid State Communications
Volume: 217
Pages: 17-20
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 近藤格子系Yb2Pt6X15(X=Al,Ga)の硬X線光電子分光2016
Author(s)
A. Rousuli, 中村将吾, 佐藤仁, 植田拓也, 松本祐司, 大原繁男, 長崎俊樹, 三村功次郎, 安斎太陽, 市木勝也, 上田茂典, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 近藤半導体YbB12のZr置換によるフェルミ準位チューニング2016
Author(s)
和田徹, 植松直之, 石井克弥, 林健人, 伊賀文俊, 桑原慶太郎, 佐藤桂輔, 佐藤仁, 伊藤晋一, 横尾哲也, 井深壮史, 近藤晃弘, 金道浩一
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] Photoemission study on electronic structure of Yb2Pt6X15 (X=Al, Ga)2016
Author(s)
S. Nakamura, A. Rousuli, T. Nagasaki, H. Sato, T. Ueda, Y. Matsumoto, S. Ohara, K. Mimura, H. Anzai, K. Ichiki, S. Ueda, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
20th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
Place of Presentation
Higashi-Hiroshima, Japan
Year and Date
2016-03-10 – 2016-03-11
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electronic structure of Yb1-xZrxB12 studied by hard x-ray and laser photoemission spectroscopies2016
Author(s)
A. Rousuli, T. Nagasaki, H. Sato, F. Iga, K. Ishii, T. Wada, K. Hayashi, K. Mimura, H. Anzai, K. Ichiki, S. Ueda, E. F. Schwier, H. Iwasawa, K. Shimada, A. Kondo, K. Kindo, T. Takabatake, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
20th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
Place of Presentation
Higashi-Hiroshima, Japan
Year and Date
2016-03-10 – 2016-03-11
Int'l Joint Research
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[Presentation] 近藤格子系Yb2Pt6X15(X=Al,Ga)の硬X線光電子分光2016
Author(s)
A. Rousuli, 中村将吾, 佐藤仁, 植田拓也, 松本裕司, 大原繁男, 長﨑俊樹, 三村功次郎, 安斎太陽, 市木勝也, 上田茂典, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
第29回日本放射光学会年会
Place of Presentation
三井ガーデンホテル柏の葉
Year and Date
2016-01-09 – 2016-01-11
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[Presentation] 近藤半導体置換系Yb1-xZrxB12におけるYb価数の変化2015
Author(s)
A. Rousuli, 佐藤仁, 長崎俊樹, 伊賀文俊, 石井克弥, 和田徹, 林健人, 三村功次郎, 安斎太陽, 市木勝也, 上田茂典, E. F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 近藤晃弘, 金道浩一, 高畠敏郎, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] 近藤半導体YbB12のZr置換によるspin-charge自由度分離2015
Author(s)
和田徹, 植松直之, 石井克弥, 林健人, 伊賀文俊, 桑原慶太郎, 佐藤桂輔, 佐藤仁, 伊藤晋一, 横尾哲也, 井深壮史, 近藤晃弘, 金道浩一
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] Cubic YbCu5系化合物の高圧下におけるYb価数の異常な振舞い2015
Author(s)
山岡人志, 辻井直人, 鈴木通人, 山本義哉, Ignace Jarrige, 佐藤仁, Jung-Fu Lin, 水戸毅, 櫻井裕也, 平岡望, 石井啓文, Ku-Ding Tsuei, 酒井治, 水木純一郎, M. Giovannini, E. Bauer
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] Valence state of Tm in YbB6 and YB62015
Author(s)
H. Sato, H. Nagata, F. Iga, K. Mimura, S. Ueda, K. Fukuda, Y. Tobita, K. Ishii, K. Hayashi, Y. Osanai, Y. Takita, T. Takabatake, A. Kondo, K. Kindo, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
20th International Conference on Magnetism
Place of Presentation
Barcelona, Spain
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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