2023 Fiscal Year Research-status Report
ハーフメタル型ホイスラー合金の電子構造制御機構の解明
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22K03527
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 秀紀 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (00397746)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / ハーフメタル / ホイスラー合金 / 放射光 / 電子状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は硬X線光電子分光、軟X線吸収分光、共鳴非弾性X線散乱等の様々な放射光分光測定を駆使することにより、ハーフメタル型電子構造を有するCo及びMn基フルホイスラー合金のスピン偏極電子構造の詳細を明らかにすることを目的としている。特にトンネル磁気抵抗（TMR）素子の性能が室温において大きく減ずる理由についての知見を得ることを最終的な目標としている。
これまで特にフェリ磁性体Mn2VAlに着目し、磁場印加状態における内殻準位のスピン偏極を利用して、磁場中における硬X線光電子分光の測定手法の開発を重点的に行い、明瞭な磁気円二色性を再現性良く測定することに成功した。さらに、これらのMCD信号が磁場反転に対する符号反転の確認に成功し、本質的なスピン偏極状態を反映したスペクトルであることを検証した。また、直接的に価電子帯電子構造の詳細を調べるべく、軟X線角度分解光電子分光（ARPES）により、ARPESで得られた三次元フェルミ面マッピングに明瞭な円偏光依存性を見出した（国内学会２件）。以上に加え、ハーフメタル 型ホイスラー合金Co2MnSiの2p吸収スペクトルに現れる広域X線吸収微細構造(EXAFS)に磁気円二色性(MEXAFS)の成果、及び、Co2MnSiとMn2VAlに対する共鳴非弾性軟X線散乱の結果について国際会議において発表を行なった（国際会議招待講演１件、国際会議発表２件）。
さらに、上記のHAXPES、ARPES、及びX線吸収スペクトルの偏光変更依存性測定技術を強相関希土類化合物に適用することにより、非従来型超伝導体CeNi2Ge２のCe4f電子構造の基底状態の対称性の決定および異方的混成効果の起源について明らかにした（論文２件、プレスリリース１件）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
HAXPES-MCDについては大きな進展があり、実証実験を積み重ねて磁場反転にも成功し、本質的な実験スペクトルの計測に成功し、実験技術を確立することに成功した。この技術はスピントロニクス材料研究のみならず、希土類や酸化物等の強相関電子系においても利用できると考えられるため、高い波及効果が期待できる。
一方、軟X線ARPESについては当初予期していなかった装置の不調により、残念ながら予定より進捗が遅れている。昨年度の放射光施設のビームラインの不調は、現在は光源装置の更新により高度化され、より高いフラックス、集光条件で実験が可能となったが、不運なことに光電子分析器の不調が判明し、現時点では高精度のARPES測定が困難な状況にある。これまで高精度測定に向けた予備実験を定期的に実施することにより実験技術は着実に蓄積されているため、装置的な問題が解決した暁には重点的に実験を推進する予定である。また、磁気EXAFSについても放射光施設の挿入光源の不調により現在実験が不可能であり、尚且つ復旧の目処も立っていない状況にある。しかしながら、既に測定を終えている高精度の実験結果を用いて理論研究グループとの共同研究を推進中である。国際会議において発表を行う等、計画よりやや遅れがあるものの着実な進展がある。
以上を総合すると、研究計画の進捗は、不慮のやむ終えない事情が重なり、やや遅れている状況にあると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
Co基ホイスラー合金のスピン偏極電子構造を系統的に測定するべく、RIXS-MCDの測定を中心に実験を遂行する。特にHAXPES-MCDについては、これまで確立した実験技術をさらに発展させ、磁場印加方向の制御や温度変化測定を実施することにより、ハーフメタル型ホイスラー合金で問題となっているスピン偏極度の温度変化の起源についての知見を得ることを目指し、研究を遂行する。
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| Remarks |
日本語解説記事（１件）
藤原秀紀、“偏光依存内殻電子分光による重い電子系超伝導体CeNi2Ge2のCe 4f基底状態の決定”アシンメトリ量子ニュースレター, Vol.2, 30-34 (2024). （招待執筆記事）
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[Presentation] Mn L2,3-edge Magnetic Extended X-ray Absorption Fine Structure on the Halfmetallic Heusler alloy Co2MnSi2023
Author(s)
H. Fujiwara, J. Kogo, R. Kasahara, T. H. Nishioka, N. Fujimoto, K. Nagai, A. Sekiyama, K. Sumida, Y. Takeda, Y. Saitoh, R. Y. Umetsu, K. Niki
Organizer
MRM2023/IUMRS-ICA2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Probing ground state 4f symmetry and anisotropic hybridization effects on the unconventional superconductor CeNi2Ge22023
Author(s)
H. Fujiwara, Y. Nakatani, H. Aratani, Y. Kanai-Nakata, K. Yamagami, S. Hamamoto, T. Kiss, A. Yamasaki, A. Higashiya, S. Imada, A. Tanaka, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, A. Yasui, H. Yamagami, J. Miyawaki, A. Miyake, T. Ebihara, Y. Saitoh, A. Sekiyama
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES) 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Core-level and Valence-band Photoemission Study of Au-Ga-Ce and Cd-Ce Quasicrystalline Approximants2023
Author(s)
G. Nozue, A. Ose, M. Tsutsumi, H. Fujiwara, T. Kiss, S. Hamamoto, M. Oura, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, A. Higashiya, A. Yamasaki, S. Imada, A. Motouri, F. Labib, S. Suzuki, R. Tamura, A. Sekiyama
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES) 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 軟X線角度分解光電子分光によるハーフメタル型ホイスラー合金Mn2VAlの電子構造の観測2023
Author(s)
堤美和, 藤原秀紀, 野末悟郎, ?本諭, 臼井大智, 今田真, 久我健太郎, 木須孝幸, 大浦正樹, 梅津理恵, 関山明
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] 硬X線光電子分光で見たR(O,F)BiS2超伝導体(R=La, Nd)の電子構造とPb置換効果2023
Author(s)
田中菜摘, 村上友梨, 野末悟郎, 尾瀬朱音, 藤原秀紀, 濱本諭, 東谷篤志, 中田惟奈, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 今田真, 関山明, 出村郷志, 坂田英明, 小堀裕己, 山?篤志
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] Jeff=1/2モット絶縁体α-RuCl3の硬X線光電子分光2023
Author(s)
村上友梨, 田中菜摘, 野末悟郎, 尾瀬朱音, 藤原秀紀, 東谷篤志, 中田惟奈, 濱本諭, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 今田真, 関山明, 中澤拓斗, 高瀬浩一, 小堀裕己, 山?篤志
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] 化学的ディスオーダーのない強相関Cd-Ce近似結晶の価電子帯光電子分光2023
Author(s)
野末悟郎, 堤美和, 榎本彬人, 鳥井優杜, 水上昂紀, 藤原秀紀, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 今田真, ?本諭, 大浦正樹, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, Farid Labib, 鈴木慎太郎, 田村隆治, 関山明
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] レーザー角度分解光電子分光による有機超伝導体 κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2の超伝導ギャップ観測2023
Author(s)
水上昂紀, 臼井洗佑, 青山哲大, 永吉祐輔, 祖利目和明, 右衛門佐寛, 藤原秀紀, 関山明, 宮川和也, 鹿野田一司, 木須孝幸
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] 立方晶NdTi2Al20の内殻・価電子帯光電子分光2023
Author(s)
榎本彬人, 野末悟郎, 尾瀬朱音, 堤美和, 鳥井優杜, 藤原秀紀, 木須孝幸, ?本諭, 大浦正樹, 菅原仁, 関山明
Organizer
日本物理学会 第78回2023年年次大会
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[Presentation] フェリ磁性GdFeCoにおける単純/蓄積的な光誘起偏光依存磁化反転2023
Author(s)
大河内 拓雄，高橋 龍之介, 藤原 秀紀, 高橋 宏和, Roman Adam,?Umut Parlak,山本 航平, 大沢 仁志, 小嗣 真人, 塚本 新, 和達 大樹, 関山 明, Claus M. Schneider, 角田 匡清, 菅 滋正, 木下 豊彦
Organizer
2023年第70回応用物理学会春季学術講演会
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