2016 Fiscal Year Annual Research Report
高エネルギー電子分光偏光二色性による実・波数空間強相関微細電子構造の解明
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16H04014
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
関山 明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40294160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海老原 孝雄 静岡大学, 理学部, 准教授 (20273162)
田中 新 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (70253052)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 光電子分光 / 放射光 / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、実空間微細電子構造を解明するために主として偏光制御硬X線励起角度分解内殻光電子分光を行ってきた。この手法は他で実現していないことから実験環境を我々の手で構築できるSPring-8の理研ビームラインBL19LXUにおいてX線光学系整備から始まる装置の設定および実験を研究協力者とともに行った。この研究協力者には人材育成の観点から大阪大学博士後期課程大学院生（うち２名は日本学術振興会特別研究員(DC1, DC2)）も含まれている。4f1電子配置のCe3+系においては、Γ7結晶場基底状態が有力とされる立方晶CeIn3, CeAl2では小さいが確実にこの基底状態を反映した内殻光電子線二色性の観測に成功した。また、Γ8結晶場基底状態をとるCeB6ではCeAl2と殆どの結合エネルギー領域で線二色性が反転し、またイオン模型による理論計算でほぼ再現される結果を得た。さらには常圧下低温で超伝導になる正方晶CeNi2Ge2において、同じ結晶構造を持つ他のCe化合物と同様に結晶場基底軌道対称性はGeサイトを向いたΣ-type Γ7状態にあることが内殻光電子線二色性から分かった。これらの実験において事前に懸念されていた混成による4f2終状態の影響は深刻ではないことも判明した。4f2電子配置のPr3+においてはΓ3結晶場基底状態が有力とされるPrAg2Inの測定を行ったものの測定試料表面が当初予想よりも複雑な電子構造をもち、試料内部の電子状態を測定できていないことが判明した。そこで同じくΓ3結晶場基底状態が有力とされるPrIr2Zn20についてPr 3d5/2内殻光電子線二色性を測定したところ矛盾のない結果が得られた。またCeAl2においては育成した純良単結晶の測定から低温電子物性におけるフォノンの影響を示唆する結果が得られた。
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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
概要欄に記載したとおり、本課題開始前にはYb系のみだった内殻光電子線二色性がCe, Pr化合物といった他の希土類化合物でも観測されるだけでなくイオン模型による理論解析で4f軌道対称性を正確に決定できることが明らかになった。また、研究開始前には懸念のあったCe 3d内殻光電子スペクトルにおける混成効果による4f2終状態の構造出現による線二色性への悪影響も解析にはほぼ問題にならないことが分かった。今後、本手法が一部の化合物に限定されることなく多くの希土類化合物で有効ということが判明してきたため、進捗状況についておおむね順調に進展していると判断できる
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| Strategy for Future Research Activity |
Pr化合物については、この時点でまだ途についたばかりであるが立方晶Pr化合物には多極子が絡む磁性転移・金属絶縁体転移・超伝導といった興味深い系が多くのこされている。今後、これらの系の測定も幅広く進めて行くことで本実験手段をより信頼性の高い研究手法として確立していく。
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