2017 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(LD-HAXPES)を行ってきた。加えて、重い電子系超伝導体CeNi2Ge2については波数分解した電子構造を観測する軟X線３次元角度分解光電子分光から重い電子状態が特定の波数空間でのみ生じていることが参照系LaNi2Ge2の実験データと比較することで判明した。さらにはこの重い状態が観測される波数をつないだベクトルが中性子散乱で観測されるベクトルとよく対応し、この系の超伝導がスピン揺らぎ機構によることを支持する結果となり論文に発表した。また、実空間微細電子構造の観点でこの物質のLD-HAXPESを行ったところ4f軌道がGeサイトに向いたΣ-type Γ7状態にあるがバンド計算との比較により重くなるバンドが確かにGe p軌道と混成していることが分かった。一方で、電子ホール対称性の観点でカウンターパートとなるYbNi2Ge2の単結晶合成にも成功し磁化測定を行ったところ、磁性が本質的に両者で異なることを示唆する結果を得て論文発表した。なおLD-HAXPESについては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。また、DC2の大学院生はこれらの成果により日本物理学会領域５学生ポスター賞を受賞した。この手法を同じ結晶構造をとり圧力下で超伝導となるCeCu2Ge2にも適用したところ、CeNi2Ge2と同じく4f軌道がGeサイトに向いたΣ-type Γ7状態にあることが判明するという成果を得た。
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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
重い電子系超伝導体CeNi2Ge2については、重い電子状態が特定の波数においてのみ観測され、かつそれらの波数をつなぐと磁気散乱とも対応し超伝導の起源に迫ることでき、同時に占有4f軌道対称性がGeサイトを向いた状態でバンド計算とも裏付けられたということから、当初の目標であった「微細電子構造を実・波数空間の両面から解明」を文字通り一定程度達成しつつある。さらには本手法は他の系にも適用できることが明らかで実際に実空間における4f軌道対称性も明らかにしつつある状態にまで来た。以上のことからおおむね順調に進展していると判断することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、本研究課題で確立しつつある手法を幅広く適用し強相関電子系の物理の発展に貢献するには国際的な成果として学術論文として発表していく必要がある。既に一定程度発表はしてきたもののそれをさらに加速させる。同時に、様々な物性が現れるCe-122系化合物で超伝導にならないCeRu2Si2などにも本手法を適用し、Σ-type Γ7状態がこの構造をもつ化合物で普遍的に見られるのか、それとも（圧力誘起含めた）超伝導発現の有無と相関があるのかを明らかにすることは重い電子系研究で一定のインパクトがあると思われるので引き続き実験を推進していく。
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| Remarks |
研究協力者の中谷泰博氏（大阪大学大学院生）が第３回日本物理学会領域５学生ポスター優秀賞を受賞
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