遷移金属化合物表面における特異なスピン・電荷・軌道状態の分光研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400356
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 溝川 貴司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90251397)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 遷移金属化合物 / Ｘ線吸収分光 / 光電子分光 / ビスマス化合物 / 軌道秩序 / 超伝導 / 電荷秩序 / 原子価転移

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は、軌道縮退および軌道揺らぎが重要な役割を果たすｐ電子系およびｄ電子系の電子状態について系統的に研究を進めた。国内のPhoton Factory、SPring8、HiSOR、フランスのESRF、イタリアのElettra、カナダのCLS等でＸ線吸収分光や光電子分光のビームタイムがあり、いずれの実験においても重要な実験結果が多数得られた。研究費は主として、これらのビームタイムに参加する旅費および国際会議や国内学会での成果発表の旅費として使用した。ビームタイムでの実験準備で必要となる消耗品等は当初の予定よりも少なかった。
HiSOR、ESRFの実験では、ｐ電子系であるビスマスカルコゲナイド超伝導体について角度分解光電子分光の偏光依存性からフェルミ面での軌道成分を同定した。また、共鳴光電子分光とＸ線吸収分光によって、CeOBiS2のCeの異常原子価について知見が得られた。Photon Factory、Elettraでの実験では、ｄ電子系とｐ電子系が共存するイリジウムカルコゲナイドの研究を発展させて、位置分解光電子分光による低温相での電荷軌道秩序のドメイン構造の観測やスピン分解光電子分光によるトポロジカルな電子状態の観測に成功した。さらに、ESRF、HiSOR、Photon Factoryでの実験において、鉄系超伝導体および銅酸化物超伝導体の軌道状態について光電子分光、Ｘ線吸収分光から重要な研究成果が得られた。さらに、SPring8での実験では、ペロブスカイト型遷移金属酸化物の軌道状態や原子価転移についてもインパクトの大きな成果を挙げることができた。
得られた研究成果のうち、今年度は7件の原著論文を発表した。件数は昨年度よりも減少しているが、Physical Review Letters誌やNature Communication誌などインパクトファクターの比較的高い学術誌に発表されている点が今年度の特徴であった。また、得られた研究成果について日本物理学会において8件の発表と1件のシンポジウム講演を行った。

Research Products

• [Journal Article] Suppression of the antiferromagnetic pseudogap in the electron-doped high-temperature superconductor by protect annealing (2016)
  • Author(s): M. Horio, T. Adachi, Y. Mori, A. Takahashi, T. Yoshida, H. Suzuki, L. C. C. Ambolode II, K. Okazaki, K. Ono, H. Kumigashira, H. Anzai, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, D. Ootsuki, K. Sawada, M. Takahashi, T. Mizokawa, Y. Koike, and A. Fujimori
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Pages: 10567(8 pages)
  • DOI: 10.1038/ncomms10567
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mesoscopic Stripes in Antiferromagnetic Fe Chalcogenide Probed by Scanning Photoelectron Spectromicroscopy (2016)
  • Author(s): Takashi Mizokawa, Markus Bendele, Alexei Barinov, Antonella Iadecola, Boby Joseph, Takashi Noji, Yoji Koike, and Naurang L. Saini
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 85 Pages: 033702(4 pages)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.033702
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Temperature Dependent Local Structure of NaxCoO2 Cathode Material for Rechargeable Sodium-Ion Batteries (2016)
  • Author(s): Wojciech Olszewski, Marta Ávila Pérez, Carlo Marini, Eugenio Paris, Xianfen Wang, Tatsumi Iwao, Masashi Okubo, Atsuo Yamada,
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry C Volume: 120 Pages: 4227-4232
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10885
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Stability of the Zhang-Rice Singlet with Doping in Lanthanum Strontium Copper Oxide Across the Superconducting Dome and Above (2015)
  • Author(s): N. B. Brookes, G. Ghiringhelli, A.-M. Charvet, A. Fujimori, T. Kakeshita, H. Eisaki, S. Uchida, and T. Mizokawa
  • Journal Title: Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ Volume: 115 Pages: 027002(5 pages)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.027002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fermi surfaces and orbital polarization in superconducting CeO0.5F0.5BiS2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2015)
  • Author(s): T. Sugimoto, D. Ootsuki, C. Morice, E. Artacho, S. S. Saxena, E. F. Schwier, M. Zheng, Y. Kojima, H. Iwasawa, K. Shimada, M. Arita,, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Takahashi, N. L. Saini, T. Asano, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, and T. Mizokawa
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 92 Pages: 041113(5 pages)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.041113
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Electronic structure of Li1+x[Mn0.5Ni0.5]1-xO2 studied by photoemission and x-ray absorption spectroscopy (2015)
  • Author(s): Y. Yokoyama, D. Ootsuki, T. Sugimoto, H. Wadati, J. Okabayashi, Xu Yang, Fei Du, Gang Chen, and T. Mizokawa
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 107 Pages: 033903(4 pages)
  • DOI: 10.1063/1.4927239
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Melting of Pb Charge Glass and Simultaneous Pb-Cr Charge Transfer in PbCrO3 as the Origin of Volume Collapse (2015)
  • Author(s): R. Yu, H. Hojo, T. Watanuki, M. Mizumaki, T. Mizokawa, K. Oka, H. Kim, A. Machida, K. Sakaki, Y. Nakamura, A. Agui, D. Mori, Y. Inaguma, M. Schlipf, K. Z. Rushchanskii, M. Lezaic, M. Matsuda, J. Ma, S. Calder, M. Isobe, Y. Ikuhara, and M. Azuma
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society Volume: 137 Pages: 12719-12728
  • DOI: 10.1021/jacs.5b08216
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] BaFe2Se3の電子状態とスピン軌道整列 (2016)
  • Author(s): 岩崎駿, 野田智博, 溝川貴司, 青山拓也, 橋詰和樹, 大串研也, 小林正起, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志
  • Organizer: 日本物理学会 2016年年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] 三角格子を持つV酸化物の電子状態と軌道電荷整列 (2016)
  • Author(s): 吉野翼, 野田智博A, 溝川貴司, 大川万里生, 齋藤智彦, 小林正起, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志, 梶田倫正, 勝藤拓郎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] LixCoO2の光電子分光 (2016)
  • Author(s): 岡本陽平, 野田智博, 溝川貴司, 岩井千佳, 三好清貴, 竹内潤, 小林正起, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志
  • Organizer: 日本物理学会 2016年年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] BaNi2(As1-xPx)2の角度分解光電子分光 (2015)
  • Author(s): 野田智博, 大槻太毅, 杉本拓也, 堀尾眞史, 藤森淳, 小林正起, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志, 工藤一貴, 高須賀政哉, 野原実, N. L. Saini, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] レーザー角度分解光電子分光によるIr1-xPtxTe2の超伝導ギャップの直接観測 (2015)
  • Author(s): 大槻太毅, 溝川貴司, N.L. Saini, 大田由一, 山本遇哲, 橋本嵩広, 岡崎浩三, 辛埴, 藤森淳, 鳥山達矢, 小西健久, 太田幸則, 卞舜生, 工藤一貴, 野原実
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] Fermi surfaces and orbital polarization of CeO0.5F0.5BiS2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy (2015)
  • Author(s): 杉本拓也, 大槻太毅, Corentin Morice, Emilio Artacho, S. S. Saxena, 高橋雅也, E. F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 有田将司, 生天目博文, 谷口雅樹, Naurang L Saini, 浅野卓也, 中島卓也, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 多軌道d-p模型によるBaFe2Se3及びCsFe2Se3のスピン軌道秩序 (2015)
  • Author(s): 岩崎駿, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 多軌道d-p模型によるBa2Ti13O22の電荷軌道秩序 (2015)
  • Author(s): 吉野翼, 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [Presentation] 放射光分光で見る強相関遷移金属化合物の電荷移動不安定性 (2015)
  • Author(s): 溝川貴司
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
  • Invited
• [Presentation] Electronic Structure of Transition-Metal Compounds with various Spin-Charge-Orbital Instabilities (plenary) (2015)
  • Author(s): T. Mizokawa
  • Organizer: XXV International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry
  • Place of Presentation: Smolenice, Slovakia
  • Year and Date: 2015-05-31 – 2015-06-05
  • Int'l Joint Research / Invited