角度依存光電子スペクトル線二色性による強相関希土類４ｆ電子状態対称性の決定

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16J05334
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 金井 惟奈 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Keywords: 強相関電子系 / 光電子分光 / 4f軌道対称性 / Ce化合物

Outline of Annual Research Achievements

立方晶CeAl2はΓ7二重項を基底状態にとり低温で反強磁性転移を示すが、フォノンにより通常の立方晶では見られないΓ8が2つに分裂した励起状態を取ることが報告されており、励起状態対称性の直接的な観測が一つの課題となっている。我々はこれまでYb3+やCe3+，Sm3+の正方晶および立方晶化合物中の希土類イオンの4f基底状態の決定に内殻光電子スペクトル線二色性が有効であることを報告してきた。そこで、立方晶CeAl2のCe 3d内殻光電子スペクトル線二色性の温度依存性を測定することにより、Ce3+ 4f励起状態対称性の観測を試みた。
SPring-8 BL19LXUでCeAl2のCe 3d内殻光電子スペクトル線二色性の温度変化の測定を行ったところ、実験結果の線二色性は低温（6 K)と高温(120 K,200 K)でピーク位置にシフトが見られ、これと同様の傾向を2つの2重項に分裂したΓ8励起状態の一例を仮定したイオンモデルに基づくスペクトル計算の線二色性が示すことが判明した。CeAl2のCe3+ 4f励起状態のより詳細な決定にはフォノンの効果を正確に考慮した計算が必要であり、更なる議論を進めていく必要があるが、通常の立方晶中における結晶場分裂を仮定したイオンモデル計算の線二色性ではCeAl2のCe 3d内殻光電子スペクトル線二色性の温度変化の説明ができず、CeAl2のCe3+ 4f励起状態がΓ8が分裂した特殊な励起状態にあることを改めて示すことに成功した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Optical Process of Linear Dichroism in Angle-Resolved Core-Level Photoemission Reflecting Strongly Correlated Anisotropic Orbital Symmetry (2019)
  • Author(s): Sekiyama Akira、Kanai Yuina、Tanaka Arata、Imada Shin
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 88 Pages: 013706～013706
  • DOI: https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.013706
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Revising the 4f symmetry in CeCu2Ge2: Soft x-ray absorption and hard x-ray photoemission spectroscopy (2018)
  • Author(s): Aratani H.、Nakatani Y.、Fujiwara H.、Kawada M.、Kanai Y.、Yamagami K.、Fujioka S.、Hamamoto S.、Kuga K.、Kiss T.、Yamasaki A.、Higashiya A.、Kadono T.、Imada S.、Tanaka A.、Tamasaku K.、Yabashi M.、Ishikawa T.、Yasui A.、Saitoh Y.、Narumi Y.、Kindo K.、Ebihara T.、Sekiyama A.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 98 Pages: 121113-1～6
  • DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.121113
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 内殻光電子スペクトル線二色性による強相関Sm化合物における4f軌道対称性の観測 (2018)
  • Author(s): 金井惟奈, 濱本諭, 山神光平, 内免翔, 藤岡修平, 藤原秀紀, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 木須孝幸, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 山口貴司, 小林寿夫, 大貫惇睦, 関山明
  • Organizer: J-Physics：多極子伝導系の物理 平成30年度領域全体会議
• [Presentation] 内殻光電子スペクトル線二色性による立方晶CeAl2における4f基底－励起状態対称性の観測 (2018)
  • Author(s): 金井惟奈, 濱本諭, 高野彩佳, 藤原秀紀, 木須孝幸, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 久我健太郎, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 海老原孝雄, 関山明
  • Organizer: 日本物理学会2018年秋季大会
• [Presentation] Ground-state 4f orbital symmetry probed by linear dichroism in x-ray core-level photoemission/absorption spectra of strongly correlated Sm compounds (2018)
  • Author(s): Yuina Kanai, S. Hamamoto, K. Yamagami, S. Naimen, S. Fujioka, H. Fujiwara, K. Kuga, A. Higashiya, T. Kadono, S. Imada, T. Kiss, A. Tanaka, T. Muro, K. Tamasakub, M. Yabashi, T. Ishikawa, T. Yamaguchi, H. Kobayashi, Y. Onuki and A. Sekiyama
  • Organizer: The Fourteenth International Conference on Electron Spectroscopy and Structure
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 大阪大学基礎工学研究科 物質創成専攻 物性物理工学領域 関山研究室
  • URL: http://decima.mp.es.osaka-u.ac.jp/