2018 Fiscal Year Research-status Report
偏光制御内殻分光による強相関軌道対称性の決定と量子臨界相転移機構の解明
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18K03512
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 秀紀 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00397746)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 光電子分光 / 磁性 / 超伝導 / 金属絶縁体転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属絶縁体転移や重い電子系超伝導等の特異な物性の発現機構において、強相関3d, 4f軌道の対称性が重要な役割を担う。しかしながら、一般に特定サイトの局所軌道対称性をマクロ測定から決定することは困難であるため、強相関電子物性における軌道自由度の役割について、詳細は明らかになっていない。特に４f電子が物性を支配する希土類化合物の結晶場エネルギーは僅か数10~数100 Kと小さいため、基底状態の４f軌道対称性を精密に決定する研究手法の開発が要請されている。これまで我々は内殻硬X線光電子分光（HAXPES）の直線偏光依存性、及び光電子放出角度依存性の測定から立方晶Ce 化合物やYb化合物の基底状態４f軌道対称性の決定に成功し、基底状態の軌道対称性を決定する新手法の開発に成功してきた。
本研究課題では、直線偏光依存角度分解内殻HAXPESに加え、X線吸収分光（XAS）、および帯磁率測定を組み合わせることにより、量子臨界点近傍に位置する正方晶Ce化合物の基底状態を精密に決定することを目的としている。初年度において、圧力誘起超伝導体CeCu2Ge2の基底状態4f対称性を精密に決定し、正方晶Ce化合物の基底状態４f対称性の決定手法を確立した。この研究成果は投稿論文として公開され、さらに国際会議において招待講演を行った。また、強相関3d遷移金属酸化物に対しても研究を展開し、軌道秩序を伴う金属絶縁体転移を示すペロブスカイト型Mn酸化物Nd(1-x)Sr(x)MnO3において、軌道秩序形成に由来する３d軌道対称性の変化を直線偏光依存HAXPESにより捉えることに成功した。
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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、正方晶Ce化合物が示す量子臨界現象と基底状態Ce 4f 対称性の相関を系統的に調べる手法の確立に成功した。圧力誘起超伝導体CeCu2Ge2の基底状態Ce 4f対称性に関する研究成果は、Physical Review B Rapid Communication誌に掲載され[1]、 国際会議において招待講演を行なった[2]。
また、研究協力者と共に、正方晶Ce化合物CeRu2Si2, CeAgSb2、及びYb化合物(YbNi2Ge2,YbAlB4)に対する研究を推進し、その結果を学会で発表した。さらに、本課題のもう一つの柱である３d遷移金属酸化物に対する研究も推進し、銅酸化物高温超伝導体やペロブスカイト型Mn酸化物に対する直線偏光依存内殻HAXPESの研究成果について学会発表を行った。
以上のことから、「おおむね順調に進展している」と判断できる。
[1] H. Aratani, Y. Nakatani, H. Fujiwara, et al., Phys. Rev. B 98, 121113(R) (2018)
[2] H. Fujiwara, “Revising the 4f symmetry in CeCu2Ge2 probed by polarized hard X-ray photoemission spectroscopy”, International Workshop on Trends in Advanced Spectroscopy in Materials Science, Hiroshima University, Oct. 2018.
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度において確立した、正方晶Ce化合物の基底状態４f対称性の決定手法を用いて、量子臨界点近傍に位置するCeCu2Si2等に対して系統的な測定を行う。これにより、Ce 4f 軌道対称性と量子臨界現象との相関について明らかにするべく、継続して研究を行う。さらに、金属絶縁体転移を示すペロブスカイト型Mn酸化物Nd(1-x)Sr(x)MnO3について、軌道秩序、及び電荷秩序形成に伴う巨大物性応答とMn 3d軌道対称性との相関を明らかにするべく、系統的に研究を推進する。
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[Presentation] 硬X線光電子分光を用いた希土類化合物CeAgSb2 の基底状態における電子状態の解析2019
Author(s)
近藤佑宥, 金井惟奈, 濱本諭, 藤原秀紀, 川田萌樹, 樫内利幸, 高野彩佳, 久我健太郎, 木須孝幸, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 海老原孝雄, 関山明
Organizer
第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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[Presentation] 角度分解内殻光電子線二色性を用いた価数揺動物質YbNi2Ge2における4f 基底状態対称性の決定2019
Author(s)
樫内利幸, 金井惟奈, 濱本諭, 藤原秀紀, 久我健太郎, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 門野利治, 今田真, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 海老原孝雄, 関山明
Organizer
第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
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[Presentation] 内殻硬X線光電子分光線二色性によるYbAlB4 の結晶場基底状態と異方的混成効果2019
Author(s)
久我健太郎, 金井惟奈, 藤原秀紀, 山神光平, 濱本諭, 青山雄一, 関山明, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 山崎篤志, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 中辻知, 木須孝幸
Organizer
日本物理学会第74回年次大会 (2019)
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[Presentation] 角度分解内殻光電子線二色性による価数揺動物質YbNi2Ge2の4f基底状態対称性の決定2019
Author(s)
樫内利幸, 金井惟奈, 濱本諭, 藤原秀紀, 久我健太郎, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 今田真, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 海老原孝雄, 関山明
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] X線内殻光電子線二色性による重い電子系CeRu2Si2の4f基底状態軌道対称性の決定2019
Author(s)
川田萌樹, 中谷泰博, 荒谷秀和, 金井惟奈, 濵本諭, 近藤広康, 藤原秀紀, 久我健太郎, 木須孝幸, 山崎篤志, 田中新, 玉作賢治, 矢橋牧名, 東谷篤志, 石川哲也, 門野利治, 今田真, 大貫惇睦, 青木大, 関山明
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] Ground-state 4f symmetry in CeCu2Ge2 probed by soft x-ray absorption and hard x-ray photoemission spectroscopy2018
Author(s)
H. Fujiwara, H. Aratani, Y. Nakatani, M. Kawada, Y. Kanai, S. Hamamoto, K. Kuga, T. Kiss, A. Yamasaki, A. Higashiya, T. Kadono, S. Imada, A. Tanaka, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, A. Yasui, Y. Saitoh, Y. Narumi, K. Kindo, T. Ebihara, and A. Sekiyama
Organizer
J-Physics Annual Meeting FY2018
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[Presentation] Mn 2p 内殻光電子スペクトル線二色性による ペロブスカイト型Mn 酸化物の金属絶縁体転移の研究2018
Author(s)
藤原秀紀, 服部竜大, 永井浩大, 金井惟奈, 山神光平, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 門野利治, 今田真, 播木敦, 魚住孝幸, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 木村剛, 桑原英樹, 関山明
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] 偏光制御X線光電子分光を用いた電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体Nd2-xCexCuO4の電子状態観測2018
Author(s)
山神光平, 藤原秀紀, 木須孝幸, 播木敦, 魚住孝幸, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 小野瀬佳文, 十倉好紀, 関山明
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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