Electron-Phonon Coupling Investigated by Fourier-Transform Time-Resolved ARPES

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H01818
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡崎 浩三 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40372528)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 剛 東京大学, 物性研究所, 助教 (30815915)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 時間分解ARPES / 電子-格子相互作用 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 超伝導 / 電荷密度波

Outline of Annual Research Achievements

研究実施計画に記載した通り、遷移金属ダイカルコゲナイドを中心に、1.5eVポンプによる時間・角度分解光電子分光(time- and angle-resolved photoemission spectroscopy, TARPES)の測定、解析を進めた。電荷密度波転移を示す励起子絶縁体候補物質1T-TiSe2、電荷密度波と超伝導が共存する2H-NbSeなどにおいて、光励起によってバンド構造が変調する様子を観測することに成功した。これらについてはコヒーレントフォノン励起による光電子強度の時間変化における振動は観測できなかったものの、変位励起機構による格子変調を考慮することで、観測されたバンド構造の変化が概ね再現できることが確認できた。温度による逐次転移を示し、低温ではダビデ星型の電荷密度波転移を示す1T-TaS2においては、コヒーレントフォノン励起の観測に成功した。これにより、周波数領域角度分解光電子分光(frequency-domain angle-resolved photoemission spectroscopy, FDARPES)と名付けた解析手法を適用できることが期待され、コヒーレントフォノン励起に伴う光電子強度の変調におけるエネルギー-運動量分布を明らかにできると考えられる。時間分解光電子分光におけるポンプ光の波長を可変にするため、光パラメトリック増幅器用の非線形光学結晶を導入し、整備を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ計画通り順調に測定を進めることが出来ている。ポンプ光波長可変に向けた光パラメトリック増幅器の整備についても順調に進めることができている。

Strategy for Future Research Activity

これまでのTARPES、FDARPESの結果の解析を進め、FDRPESによる電子-格子相互作用の詳細を明らかにすることを目指す。光パラメトリック増幅器の整備を進め、中赤外光をポンプ光に用いることで赤外活性フォノンを共鳴励起した際の電子構造の変化の観測を目指し、これによる光誘起相転移の探索、光誘起相転移を用いた物性制御の実現などを目指す。

Research Products

• [Journal Article] Symmetry-breaking and spin-blockage effects on carrier dynamics in single-layer tungsten diselenide (2019)
  • Author(s): Liu Ro-Ya、Lin Meng-Kai、Chen Peng、Suzuki Takeshi、Clark Pip C. J.、Lewis Nathan K.、Cacho Cephise、Springate Emma、Chang Chia-Seng、Okazaki Kozo、Flavell Wendy、Matsuda Iwao、Chiang Tai-Chang
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 100 Pages: 214309
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.100.214309
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Band-dependent superconducting gap in SrFe2(As0.65P0.35)2 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2019)
  • Author(s): Suzuki H.、Kobayashi T.、Miyasaka S.、Okazaki K.、Yoshida T.、Horio M.、Ambolode L. C. C.、Ota Y.、Yamamoto H.、Shin S.、Hashimoto M.、Lu D. H.、Shen Z.-X.、Tajima S.、Fujimori A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 16418
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52887-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ultrafast Unbalanced Electron Distributions in Quasicrystalline 30° Twisted Bilayer Graphene (2019)
  • Author(s): Suzuki Takeshi、Iimori Takushi、Ahn Sung Joon、Zhao Yuhao、Watanabe Mari、Xu Jiadi、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Ishii Nobuhisa、Itatani Jiro、Suwa Kento、Fukidome Hirokazu、Tanaka Satoru、Ahn Joung Real、Okazaki Kozo、Shin Shik、Komori Fumio、Matsuda Iwao
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 13 Pages: 11981～11987
  • DOI: 10.1021/acsnano.9b06091
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Photoinduced possible superconducting state with long-lived disproportionate band filling in FeSe (2019)
  • Author(s): Suzuki Takeshi、Someya Takashi、Hashimoto Takahiro、Michimae Shoya、Watanabe Mari、Fujisawa Masami、Kanai Teruto、Ishii Nobuhisa、Itatani Jiro、Kasahara Shigeru、Matsuda Yuji、Shibauchi Takasada、Okazaki Kozo、Shin Shik
  • Journal Title: Communications Physics Volume: 2 Pages: 115
  • DOI: 10.1038/s42005-019-0219-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] d-wave superconducting gap observed in protect-annealed electron-doped cuprate superconductors Pr1.3-xLa0.7CexCuO4 (2019)
  • Author(s): Horio M.、Koshiishi K.、Nakata S.、Hagiwara K.、Ota Y.、Okazaki K.、Shin S.、Ideta S.、Tanaka K.、Takahashi A.、Ohgi T.、Adachi T.、Koike Y.、Fujimori A.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 100 Pages: 054517
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.100.054517
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple topological states in iron-based superconductors (2019)
  • Author(s): Zhang P.、Wang Z.、Wu X.、Yaji K.、Ishida Y.、Kohama Y.、Dai G.、Sun Y.、Bareille C.、Kuroda K.、Kondo T.、Okazaki K.、Kindo K.、Wang X.、Jin C.、Hu J.、Thomale R.、Sumida K.、Wu S.、Miyamoto K.、Okuda Taichi、Ding H.、Gu G. D.、Tamegai T.、Kawakami T.、Sato M.、Shin S.
  • Journal Title: Nature Physics Volume: 15 Pages: 41～47
  • DOI: 10.1038/s41567-018-0280-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 時間分解光電子分光による光誘起物性制御 (2019)
  • Author(s): 岡﨑浩三
  • Organizer: 第13回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] 時間分解光電子分光法によるTa2NiSe5の研究 (2019)
  • Author(s): 鈴木剛, 篠原康, 魯楊帆, 渡邉真莉，徐佳笛, 石川顕一, 高木英典, 野原実, 片山尚幸, 澤博, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 溝川貴司, 辛埴, 岡﨑浩三
  • Organizer: 第13回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] 高強度連続波レーザーによる極高分解能光電子分光 (2019)
  • Author(s): 長島椿, 大田由一, 橋本嵩広, 都築章宏, 福島昭子, Sahand Najafzadeh, 岡﨑浩三, 辛埴
  • Organizer: 第13回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] HHG-laser Time-resolved ARPES study on 1T-TiSe2 (2019)
  • Author(s): Jiadi Xu, Takeshi Suzuki, Mari Watanabe, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Shik Shin, and Kozo Okazaki
  • Organizer: 第13回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] Importance of bulk state for superconducting pairing of topological surface states in Bi2Se3/Nb and (Bi1-xSbx)2Te3/Nb (2019)
  • Author(s): S. Najafzadeh, T. Hashimoto, T. Nagashima, J. Hlevyack, M. Lin, Y. Bai, P. Chen, D. Flototto, J. Avila, J. Eckstein, T. Chang, S. Shin, and K. Okazaki
  • Organizer: 第13回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] レーザーARPES によるFe(Se,S) におけるBCS-BEC クロスオーバー領域の超伝導状態の観測 (2019)
  • Author(s): 岡﨑浩三
  • Organizer: 基研研究会「電子相関が生み出す超伝導現象の未解決問題と新しい潮流」
  • Invited
• [Presentation] Importance of bulk state for superconducting pairing of topological surface states in Bi2Se3/Nb and (Bi1-xSbx)2Te3/Nb (2019)
  • Author(s): S. Najafzadeh, T. Hashimoto, T. Nagashima, J. Hlevyack, M. Lin, Y. Bai, P. Chen, D. Flototto, J. Avila, J. Eckstein, T. Chang, S. Shin, and K. Okazaki
  • Organizer: 基研研究会「電子相関が生み出す超伝導現象の未解決問題と新しい潮流」
• [Presentation] 時間分解光電子分光法による準結晶ねじれ二層グラフェンにおける超高速キャリアダイナミクスの研究 (2019)
  • Author(s): 鈴木剛, 飯森拓嗣, Sung Joon Ahn, 趙宇豪, 渡邉真莉，徐佳笛, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 諏訪健斗, 吹留博一, 田中悟, Joung Real Ahn, 岡﨑浩三, 辛埴, 小森文夫, 松田巌
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 周波数領域角度分解光電子分光法によるTa2NiSe5における光誘起絶縁体金属転移の研究（実験） (2019)
  • Author(s): 鈴木剛, 篠原康, 魯楊帆, 渡邉真莉，徐佳笛, 高木英典, 野原実, 片山尚幸, 澤博, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 溝川貴司, 石川顕一, 岡﨑浩三, 辛埴
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 周波数領域角度分解光電子分光法によるTa2NiSe5における光誘起絶縁体金属転移の研究(理論) (2019)
  • Author(s): 篠原康, 鈴木剛, 魯楊帆, 渡邉真莉, 徐佳笛, 高木英典, 野原実, 片山尚幸, 澤博, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 溝川貴司, 岡﨑浩三, 辛埴, 石川顕一
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] バルク層状磁性体に生じる非従来型異方的超伝導 (2019)
  • Author(s): 櫻木俊輔, 佐々木秀, 明石遼介, 坂上良介, 黒田健太, C. Bareille, 橋本嵩広, 長島椿, 木下雄斗, 平田靖透, 下澤雅明, 浅井晋一郎, 土居抄太郎, 辻本直人, 國定聡, 野口亮, 黒川輝風, 東伸彦, 平田昂輝, T. K. Kim, C. Cacho, 益田隆嗣, 徳永将史, 和達大樹, 岡﨑浩三, 辛埴, 神原陽一, 山下穣, 近藤猛
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 励起子絶縁体Ta2Ni1-xCoxSe5の時間分解光電子分光 (2019)
  • Author(s): 密岡拓心, 鈴木剛, 渡邉真莉, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 岡崎浩三, 辛埴, 野原実, 片山尚幸, 澤博, 魯楊帆, 高木英典, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] HHG-laser Time-resolved ARPES study on 1T-TiSe2 (2019)
  • Author(s): Jiadi Xu, Takeshi Suzuki, Mari Watanabe, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Shik Shin, Kozo Okazaki
  • Organizer: 日本物理学会2019年秋季大会
• [Presentation] 鉄系超伝導体FeSe1-xSxの高分解能光電子分光 (2019)
  • Author(s): 岡﨑浩三
  • Organizer: 第24回HiSOR研究会「最先端光電子分光で拓く量子物質科学研究に関するワークショップ」
  • Invited
• [Presentation] Ultrafast Lattice Dynamics of BaFe2As2 Studied by XFEL (2019)
  • Author(s): T. Suzuki, Y. Kubota, T. Togashi, T. Shimojima, A. Nakamura, K. Takubo, K. Yamamoto, S. Itoh, S. Michimae, H. Hosono, H. Wadati, K. Okazaki, I. Matsuda, and S. Shin
  • Organizer: SACLA Users' Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Laser photoemission study of quantum liquid crystals (2019)
  • Author(s): Kozo Okazaki
  • Organizer: 量子液晶キックオフミーティング
• [Presentation] Laser ARPES studies of the nematic superconductor FeSe (2019)
  • Author(s): Kozo Okazaki
  • Organizer: Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Manifestation of the multiband nature in the BCS-BEC crossover of FeSe1-xSx (2019)
  • Author(s): Takahiro Hashimoto, Yuichi Ota, Akihiro Tsuzuki, Tsubaki Nagashima, Akiko Fukushima, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Kohei Matsuura, Yuta Mizukami, Takasada Shibauchi, Kozo Okazaki, Shik Shin
  • Organizer: Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ultra-high Resolution Photoemission Spectroscopy with High Intensity CW Laser (2019)
  • Author(s): T. Nagashima, Y. Ota, T. Hashimoto, A. Tsuzuki, A. Fukushima, K. Okazaki, S. Shin
  • Organizer: Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Time-resolved ARPES study on Ta2NiSe5 (2019)
  • Author(s): Takeshi Suzuki, Yasushi Shinohara, Yangfan Lu, Mari Watanabe, Jiadi Xu, Hidenori Takagi, Minoru Nohara, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Nobuhisa Ishii, Jiro Itatani, Takashi Mizokawa, Kenichi L. Ishikawa, Kozo Okazaki, and Shik Shin
  • Organizer: International Conference on Ultrafast and Nonlinear Dynamics of Quantum Materials (Paris Ultrafast 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Realization of photo-induced control of physical properties by using laser-based high-resolution ARPES and time-resolved ARPES (2019)
  • Author(s): Kozo Okazaki
  • Organizer: 1st Annual ISSP & IBS-CCES Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Time-resolved ARPES study on Ta2NiSe5 (2019)
  • Author(s): T. Suzuki, Y. Shinohara, Y. F. Lu, M. Watanabe, J. Xu, H. Takagi, M. Nohara, N. Katayama, H. Sawa, M. Fujisawa, T. Kanai, N. Ishii, J. Itatani, T. Mizokawa, K. Okazaki, and S. Shin
  • Organizer: 1st Annual ISSP & IBS-CCES Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Manifestation of the multiband nature in the BCS-BEC crossover of FeSe1-xSx (2019)
  • Author(s): T. Hashimoto, Y. Ota, A. Tsuzuki, T. Nagashima, S. Kasahara, Y. Matsuda, K. Matsuura, Y. Mizukami, T. Shibauchi, K. Okazaki, S. Shin
  • Organizer: 1st Annual ISSP & IBS-CCES Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 格子振動モードに依存したバンド分散変化の第一原理計算 (2019)
  • Author(s): 篠原康、鈴木剛、岡﨑浩三、石川顕一、辛埴
  • Organizer: 物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会
• [Presentation] 超高分解能レーザーARPESによるトポロジカル絶縁体(Bi1-xSbx)2Te3薄膜への超伝導近接効果 (2019)
  • Author(s): 都築章宏, 橋本嵩広, 長島椿, 福島昭子, Joseph A. Hlevyack, Lin, Meng Kai, Peng Chen, Ro-Ya Liu, Yang Bai, James N. Eckstein, Tai Chang Chiang, 岡崎浩三, 辛埴
  • Organizer: 日本物理学会第7４回年次大会
  • Invited
• [Presentation] Sn1-xNaxSeの時間分解光電子分光 (2019)
  • Author(s): 赤羽祐香, 前田瑞綺, 密岡拓心, G. Tan, L.-D. Zhao, M.G. Kanatzidis, 鈴木剛, 渡邉真莉, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 岡崎浩三, 辛埴, N.L. Saini, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会第7４回年次大会
• [Presentation] CeSbにおける悪魔の階段的な反強磁性構造転移に伴うバンド構造の変調 (2019)
  • Author(s): 黒田健太, Nafise Rezaei, 鈴木博之, 芳賀芳範, 新井陽介, 国定聡, 櫻木俊輔, Mojtaba Alaei, Cedric Bareille, 野口亮, 明比俊太朗, 北澤英明, 岡崎浩三, 木下雄斗, 徳永将史, 辛埴, 有田亮太郎, 近藤猛
  • Organizer: 日本物理学会第7４回年次大会
• [Presentation] 時間・角度分解光電子分光測定による2H-NbSe2の光励起電子状態の波数依存性 (2019)
  • Author(s): 渡邉真莉, 鈴木剛, 徐佳笛, 藤澤正美, 金井輝人, 石井順久, 板谷治郎, 齋藤智彦, 岡崎浩三, 辛埴
  • Organizer: 日本物理学会第7４回年次大会
• [Presentation] 時間分解X線回折によるBaFe2As2における超高速格子変調ダイナミクスの観測 (2019)
  • Author(s): 鈴木剛, 久保田雄也, 下志万貴博, 中村飛鳥, 田久保耕, 伊藤俊, 山本航平, 道前翔矢, 佐藤光, 平松秀典, 細野秀雄, 富樫格, 矢橋牧名, 和達大樹, 松田巌, 岡崎浩三, 辛埴
  • Organizer: 日本物理学会第7４回年次大会
• [Remarks] 岡﨑研究室
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/okazaki_group.html