2018 Fiscal Year Research-status Report
偏光依存VUVSX放射光マイクロイメージング分光による新規トポロジカル物質の探索
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17K05495
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 孝寛 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 准教授 (50370127)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光物性 / トポロジカル物質 / 放射光 / 電子状態 / 光電子分光 / 吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、直線／円偏光マイクロフォーカスVUVSX放射光を活用して角度分解光電子分光 (ARPES) 測定および吸収分光 (XAS) 測定を行うための、偏光依存型VUVSX放射光イメージング分光システムを実現し、新規トポロジカル物質の電子状態におけるスピン／軌道／構造依存性を実験的に明らかにすることを目的としている。
本年度はあいちシンクロトロン光センター (あいちSR) BL7Uにおいて前年度に不具合が生じていたグレーティング交換機構を初頭に修理、分光器調整を行い、さらにエンドステーション架台位置の最適化調整によりビームフォーカスおよび分解能の向上に成功した。また、本年度に予定していた円偏光測定のため調整については、ビーム不安定性の影響を系統的に調査することにより縦偏光放射光が安定して得られるアンジュレータギャップ範囲の見積もりが得られた段階に有り、遅れが生じている。
上記の調整作業と並行して、あいちSRにおける結果との比較検討を行うために、縦／横直線および左右円偏光ARPES測定をUVSOR-III および 東大物性研共同利用において進めて来た。その結果、層状MAX相化合物V2AlCおよびTi2SnCにおける電子状態の軌道対称性がDFT計算によりよく再現されることを見出した。さらに、V2AlCにおいてはレーザー励起光を用いたスピン分解ARPES測定の結果から、ラシュバ的なスピン分裂を示すヘリカルなスピン構造を持つことが明らかになった。また、特異なカイラル構造に由来して空間反転対称性が破れた電子状態を持つことが期待される遷移金属シリサイドTSi2 (T = Ta, Nb, V) における直線偏光ARPESを用いた系統測定の結果、d-d電子間相互作用の強さにスケールしたスペクトル強度の螺旋状の遷移が存在することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、縦偏光放射光利用のための各種パラメータの取得を行い、円偏光測定条件の見積もりを進めることを計画しており、ビーム不安定性が無視できるアンジュレータギャップ範囲の見積もりおよびビーム不安定性の原因究明を加速器調整グループが中心となり進めてきた。しかしながら、縦偏光放射光に限定してもVUVSX全領域の放射光を安定して利用可能な条件を得ることは難しいことが明らかになってきている。そのため、直線／円偏光放射光利用をあいちSRで特定の励起エネルギーのみに対して先行して進める方針で検討している。
一方で、MAX相層状化合物の電子状態研究については、UVSOR-IIIにおける直線／円偏光VUV放射光に加えて東大物性研のレーザー励起光を相補的に用いた共同利用研究を並行して進めることで、V2AlCにおいては軌道対称性分離および特異なスピン構造の観測に成功している。さらに、遷移金属シリサイド系においてはカイラル構造に由来することが期待される特異なスペクトル強度の螺旋状遷移が結合エネルギーに依存して現れることを見出している。
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| Strategy for Future Research Activity |
あいちSRにおける偏光依存VUVSX放射光イメージング分光システムの実現に向けて、現在問題となっているビーム不安定性の影響を全アンジュレーターギャップ領域において解消することは困難であることが顕在化してきたため、最終年度にあたる今年度は特定の励起エネルギー範囲に対するビームライン調整を縦偏光から優先的に行ない、円偏光についてはユーザー利用に影響しないマシンスタディレベルでの条件の見積もりを中心に進めていく予定である。また、マルチワイヤの設置などによるビーム不安定性の改善についても加速器グループと共同で進めていく予定である。
新規トポロジカル物質探索の観点からは、層状MAX相化合物V2AlCおよびTi2SnCに対してMX層-A層間相互作用が系統的に変化することが期待されるTi3SiC2、強磁性相転移を示す磁気MAX相化合物およびワイル点を有することが理論的に予測されている立方晶カイラル化合物について、縦横偏光ARPES測定をあいちSRにおいてすすめる。さらに、あいちSRにおける結果との比較検討を行うために、国内外の他の放射光施設における同一環境下での偏光依存ARPES測定を並行してすすめていく。
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