2016 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
Project/Area Number |
15K05174
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Research Institution | Hiroshima University |
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 |
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.本研究では,物質系を拡張し,考案したモデルの普遍性の検討と拡張を行う. 本年度は,YbNi2X'2(X'=Si,Ge)について単結晶育成を行い,硬X線光電子分光を実施した.YbNi2Si2は反強磁性体,YbNi2Ge2は非磁性で,近藤温度はTK~2.3 K,TK~30 Kと見積もられている.この傾向はYbNi3X9と同様だが,非磁性のYbNi2Ge2のTKは,同じく非磁性のYbNi3Ga9(TK~600 K)と比較して非常に低い.このことは、YbNi2Ge2は近藤効果優勢領域にあるものの,よりRKKY優勢領域に近い事を示している.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'=Siでは温度によらずv~2.97,X'=Geでは300 Kでv~2.89で,降温とともに2価に近づく傾向を示した.また,X'=Siで,Ni 2p内殻ピークは高結合エネルギー側に,Yb3+ 4fピークは低結合エネルギー側にシフトし,YbNi3X9と同様な振る舞いが観測された.X(Al,Ga),X'(Si,Ge)の違いによらず,考案したモデルが成立していることが分かった.
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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28年度の研究実施計画に従って,YbA2X'2(A=Ni,Pd;X'=Si,Ge)単結晶の育成を行い,先に良質な単結晶が得られたA=NiについてSPring-8・BL15XUで硬X線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,YbNi2X'2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.YbPd2X'2およびYb2Ir3Ga9についてもテスト測定を実施しており,解析に十分なスペクトルが取得できることを確認した.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,低エネルギー角度分解光電子分光を行い,Yb2Pt6Ga15について良質なスペクトルの取得に成功した.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され,4f電子間のクーロン相互作用を無視した周期的アンダーソンモデルで解析を行い,バンドの形状からcf混成エネルギーの定量的な見積もり(130 meV)に成功した.また,Yb2Pt6Al15に対しても,強度は弱いものの,角度分解光電子スペクトルの取得に成功している.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28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YbPd2X'2(X'=Si,Ge),Yb2Ir3X9(X=Al,Ga)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,YbNi2X'2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.Yb2Pt6Al15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,周期的アンダーソンモデルを用いたバンド形状の解析から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.全ての結果をとりまとめ,基底状態を説明する電子状態モデルの普遍性の検討と拡張を行う.
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Causes of Carryover |
光電子分光測定にあたり,試料固定用基板,劈開用ポストの作成,購入を予定していたが,試料の形状や大きさが,これまで行ってきた測定試料とほとんど変わらず,現有しているものと同一規格の基板を使用することができた.また,測定時における試料の劈開の失敗が少なく,清浄表面の準備が順調に進み,測定試料の消費が多くなかった.よって,基板やポストの消費量は予定していた数より少なく,現有のものでほとんど賄うことができた.しかしながら,より効率良く測定前の準備や実際の測定を行うには,試料ホルダーの形状を実態に即して変更するほうが良いと判断し,物品費の一部を平成29年度への繰り越しとした.
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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ための試料固定用基板,劈開用ポスト,接着剤などが必要になってくる.特に,試料形状に合わせる形で,試料固定用基板,劈開用ポストを作成する.また,測定効率化のため,新規の試料ホルダーの作成を予定している.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,7月にプラハで行われるSCES2017(Strongly Correlated Electron Systmes 2017)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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[Journal Article] The c-f hybridization effect in the subsurface region of YbInCu42017
Author(s)
S. Ishihara, K. Ichiki, K. Abe, T. Matsumoto, K. Mimura, H. Sato, M. Arita, E. F. Schwier, H. Iwasawa, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, T. Zhuang, K. Hiraoka, H. Anzai
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Journal Title
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena
Volume: 220
Pages: 66-68
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Observation of the c-f hybridization effect in valence-transition system EuPtP2017
Author(s)
H. Anzai, K. Ichiki, E. F. Schwier, H. Iwasawa, M. Arita, H. Sato, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, A. Mitsuda, H. Wada, K. Mimura
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Journal Title
Physica Status Solidi C
Volume: 14
Pages: 1600185/3p
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Yb valence state in Yb5Rh4Ge102017
Author(s)
H. Sato, Y. Utsumi, K. Katoh, K. Mimura, S. Ueda, H. Yamaoka, A. Rousuli, M. Arita, K. Umeo, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
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Journal Title
Physica Status Solidi C
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Different valence states of Tm in YB6 and YbB62017
Author(s)
H. Sato, H. Nagata, F. Iga, Y. Osanai, A. Rousuli, K. Mimura, H. Anzai, K. Ichiki, S. Ueda, T. Takabatake, A. Kondo, K. Kindo, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
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Journal Title
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Valence transition in polycrystalline Eu(Rh1-xCox)2Si2 studied by hard x-ray photoemission spectroscopy2017
Author(s)
K. Ichiki, T. Matsumoto, H. Anzai, R. Takeshita, K. Abe, S. Ishihara, T. Uozumi, H. Sato, A. Rousuli, S. Ueda, Y. Taguchi, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, S. Hamano, A. Mitsuda, H. Wada, K. Mimura
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Journal Title
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Electronic sructure of the Kitaev material a-RuCl3 probed by photoemission and inverse photoemission spectroscopies2016
Author(s)
S. Sinn, C. H. Kim, B. H. Kim, K. D. Lee, C. J. Won, J. S. Oh, M. Han, Y. J. Chang, N. Hur, H. Sato, B.-G. Park, C. Kim, H.-D. Kim, T. W. Noh
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 39544(7p)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Yb2Pt6Ga15の角度分解光電子分光2017
Author(s)
A. Rousuli, 中村将吾, 佐藤仁, 植田拓也, 松本裕司, 大原繁男, 長崎俊樹, E. F. Schwier, M. Zheng, 島田賢也, 有田将司, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
日本物理学会第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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[Presentation] YbCu2-xGaxにおけるYb価数の温度・圧力依存性2017
Author(s)
山岡人志, 山本義哉, 辻井直人, 吉田雅洋, 津田俊輔, 佐藤仁, A. Rousuli, 有田将司, 島田賢也, J. Lin, 平岡望, 石井啓文, K.-D. Tsuei, 水木純一郎
Organizer
日本物理学会第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
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[Presentation] Angle-resolved photoemission spectroscopy study of Yb2Pt6Ga152017
Author(s)
A. Rousuli, S. Nakamura, H. Sato, T. Ueda, Y. Matsumoto, S. Ohara, T. Nagasaki, E. F. Schwier, M. Zheng, K. Shimada, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
The 21st Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
Place of Presentation
Higashi-Hiroshima, Japan
Year and Date
2017-03-02 – 2017-03-03
Int'l Joint Research
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[Presentation] 光電子分光によるYb5Rh4Ge10のYb価数状態の研究2017
Author(s)
佐藤仁, 内海有希, 加藤健一, 三村功次郎, 上田茂典, A. Rousuli, 有田将司, 梅尾和則, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
第29回放射光学会年会
Place of Presentation
神戸芸術センター
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-09
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[Presentation] Cu 2p-1s X線発光分光による硫化銅鉱物Cu12Sb4S13の金属-半導体転移の研究2017
Author(s)
長崎俊樹, 佐藤仁, 田中博己, 末國晃一郎, A. Rousuli, 中村将吾, 河村直己, 鄭旭光, 藤井武則, 高畠敏郎, 生天目博文, 谷口雅樹
Organizer
第29回放射光学会年会
Place of Presentation
神戸芸術センター
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-09
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[Presentation] 希土類化合物YbInCu4 のsubsurface 領域における混成効果の定量評価2017
Author(s)
石原涼奈, 市木勝也, 阿部晃大, 松本孝之, 三村功次郎, 佐藤仁, 有田将司, 岩澤英明, E. F. Schwier, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹, T. Zhuang, 平岡耕一, 安齋太陽
Organizer
第29回放射光学会年会
Place of Presentation
神戸芸術センター
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-09
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[Presentation] 電子状態から見たEu(Rh1-xIrx)2Si2の温度誘起価数転移:硬X 線光電子分光による研究2017
Author(s)
松本孝之, 市木勝也, 安齋太陽, 阿部晃大, 石原涼奈, 竹下遼平, 魚住孝幸, 佐藤仁, A.Rousuli, 上田茂典, 田口幸広, 藤本巧, 喜舎場英吾, 光田暁弘, 和田裕文, 三村功次郎
Organizer
第29回放射光学会年会
Place of Presentation
神戸芸術センター
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-09
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[Presentation] 電子状態からみたEuPd2, EuPt2の強磁性転移2017
Author(s)
阿部晃大, 石原涼奈, 市木勝也, 安齋太陽, 松本孝之, 魚住孝幸, 佐藤仁, A. Rousuli, 上田茂典, 田口幸広, 安次富洋介, 赤嶺拡, 仲村愛, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 三村功次郎
Organizer
第29回放射光学会年会
Place of Presentation
神戸芸術センター
Year and Date
2017-01-07 – 2017-01-09
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[Presentation] ハニカム磁性体R0.67TnM2n+m(R=希土類金属, T=遷移金属, M=Al, Ga; n, m=1, 2)の合成と電流誘起磁化測定2016
Author(s)
岸本一真, 加納敏明, 兵藤一志, 植田拓也, 二宮博樹, 松本裕司, 大原繁男
Organizer
第10回物性科学領域横断研究会
Place of Presentation
神戸大学
Year and Date
2016-12-09 – 2016-12-09
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[Presentation] YbFe2O4の共鳴逆光電子分光2016
Author(s)
福良哲司, 脇田高徳, 藤原孝将, 寺嶋健成, 佐藤仁, 生天目博文, 谷口雅樹, 池田直, 村岡祐治, 横谷尚睦
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] 硬X線光電子分光による強磁性体EuPd2, EuPt2の電子状態の研究2016
Author(s)
阿部晃大, 石原涼奈, 市木勝也, 安齋太陽, 松本孝之, 魚住孝幸, 佐藤仁, A. Rousuli, 上田茂典, 田口幸広, 安次富洋介, 赤嶺拡, 仲村愛, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, 三村功次郎
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] 角度分解光電子分光法を用いたYbInCu4のsub-surface領域における混成効果2016
Author(s)
石原涼奈, 市木勝也, 阿部晃大, 松本孝之, 三村功次郎, 佐藤仁, 有田将司, E. F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 生天目博文, 谷口雅樹, T. Zhuang, 平岡耕一, 安齋太陽
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] 近藤半導体Yb1-xRxB12(R=Lu,Zr,Y)のギャップレス状態からのYbB12の近藤温度評価2016
Author(s)
横道啓省, 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2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] 硬X線光電子分光によるEu(Rh1-xIrx)2Si2の温度誘起価数転移の研究2016
Author(s)
松本孝之, 市木勝也, 安齋太陽, 阿部晃大, 石原涼奈, 竹下遼平, 魚住孝幸, 佐藤仁, A. Rousuli, 上田茂典, 田口幸広, 藤本巧, 喜舎場英吾, 光田暁弘, 和田裕文, 三村功次郎
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] Yb Valence State in Yb5Rh4Ge102016
Author(s)
H. Sato, Y. Utsumi, K. Katoh, K. Mimura, S. Ueda, H. Yamaoka, K. Umeo, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
The 20th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC20)
Place of Presentation
Halle, Germany
Year and Date
2016-09-05 – 2016-09-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Different valence states of Tm in YB6 and YbB62016
Author(s)
H. Sato, H. Nagata, F. Iga, Y. Osanai, A. Rousuli, K. Mimura, H. Anzai, K. Ichiki, S. Ueda, T. Takabatake, A. Kondo, K. Kindo, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi
Organizer
The 39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
Place of Presentation
Zurich, Switzerland
Year and Date
2016-07-03 – 2016-07-08
Int'l Joint Research
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