2018 Fiscal Year Research-status Report
第一原理バンド計算に基づく光電子スペクトル解析プログラムの開発
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18K03550
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
浜田 典昭 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (00126145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 智彦 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (30311129)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 第一原理電子状態計算 / 原子の光イオン化断面積 / 光電子分光スペクトル / 硬X線光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（プログラム開発）従来の原子の光イオン化断面積の表を用いた光電子スペクトルの解析作業を大幅に軽減するために、原子の光イオン化断面積を自前で計算できるプログラムを開発した。まず、第一原理電子状態計算によって得られる部分状態密度の計算方法を改良し、次に、赤外線から硬X線までの入射光に対応する「原子の光イオン化断面積計算プログラムの開発」を行った。これにより、硬X線光電子分光（HAXPES）を含む「角度積分光電子スペクトルの計算」がより正確に行えるようになり、一連の計算をほぼ自動化することができた。
（テスト計算）LaMnO3についてテスト計算を行い、入射光のエネルギーを変えた光電子スペクトルの計算において良好な結果を得た。硬X線光電子分光（HAXPES）利用への展望を得ることができ、光電子分光の効率的な解析の一つの枠組みを作ることができた。今のところ、適用した物質の例が少なく、計算精度、汎用性、操作性などの課題を残した。
（実験結果との比較）LaCoO3の価電子帯の硬X線光電子分光（HAXPES）スペクトルを、HAXPESで顕著に現れる「入射光偏光－光電子放出角依存性」も含めて、LDA+Uバンド構造計算と比較した。その結果、これまで一般的に用いられてきている、原子の電子光イオン化断面積と部分状態密度に基づいた、光電子スペクトルシミュレーションでは明らかに不一致が大きいことを明らかにし、このことから価電子帯におけるCo 4sp状態の重要性を指摘した。
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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
（プログラム開発）赤外線から硬X線に至る任意のエネルギーに対する光電子スペクトルを短時間で計算できるようになり、実験の解析作業を効率よく行える一つの枠組みを作った。プロジェクト全体の基礎を築くことができ、次年度への展望が開ける良好な結果となった。
（実験結果との比較）LaCoO3の実験結果との比較において、これまでのシミュレーションでは把握できていなかったCo 4sp状態の重要性を見出せたので、概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
（使い易いプログラムの作成）今回開発したプログラムの計算精度の確認を行うと同時に、プログラムの操作性を高め、実験家にも使い易いものを目指し改良を重ねる。
（プログラム開発）今年度開発したプログラムの発展として、角度分解光電子分光プログラムの開発を行う。グラフィックによる計算結果の表示にも力を入れる必要がある。
（新規プログラム開発）原子波動関数ではなく、バンド計算によって得られる結晶の波動関数を用いて光電子強度を計算するプログラムの開発を行う。これは未踏の領域であり困難が予想されるが、果敢に挑戦する。
（実験結果との比較）価電子帯HAXPESスペクトルと新プログラムによる計算結果との詳細な比較には未だ至っていないので、これを行う。さらに、大学院生に対して利用講習会を実施し、各人が分担してより多くの物質に適用して妥当性を検討する。
（研究計画の変更）新プログラムの利用講習会の実施費用を計上していたが、年度末実施予定となってしまったので、これを次年度初めに移動した。
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| Causes of Carryover |
講習会を開催する予定であったが、年度末になり、次年度早々の開催に変更した。
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[Presentation] Electronic structure of Pr1-xYxCoO3 showing a unique magnetic state2019
Author(s)
D. Kanai, R. Takayanagi, M. Okawa, Y. Kobayashi, M. Kobayashi, M. Minohara, K. Horiba, H. Kumigashira, A. Yasui, E. Ikenaga, and T. Saitoh
Organizer
The 1st International Workshop on Momentum Microscopy and Spectroscopy for Materials Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electronic structure of Pr1-xYxCoO3 probed by photoemission spectroscopy2018
Author(s)
Daisuke Kanai, Ryohei Takayanagi, Mario Okawa, Yoshihiko Kobayashi, Masaki Kobayashi, Masato Minohara, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Akira Yasui, Eiji Ikenaga, and Tomohiko Saitoh
Organizer
International Workshop on Trends in Advanced Spectroscopy in Materials Science (TASPEC)
Int'l Joint Research
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