重い電子系の高圧・低温におけるフェルミ端電子構造の赤外分光研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 岡村 英一 神戸大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00273756)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 赤外分光 / 電子状態 / 高圧 / 重い電子系 / SPring-8 / 高圧力 / 電子構造 / 超伝導

Research Abstract

重い電子物質で外部圧力によって誘起される量子臨界点(QCP)近傍の異常物性の起源解明のため、本研究では高圧、低温において重い電子物質の赤外分光を行い、得られた電荷励起スペクトルσ(ω)に基づいて圧力誘起QCP近傍の電子構造を調べことを目的とした。H22年度では、初年度(H21)からの継続実験として、圧力2.4GPa付近でQCPを示すCeRhIn_5、さらに圧力で重い電子系から半導体への変化を見せるCeRu_4Sb_<12>,さらに金属絶縁体(MI)転移を示すPrRu_4P_<12>を研究対象として選んだ。そしてσ(ω)に現れるフェルミ端近傍の電子構造が、f電子の局在・遍歴転移やMI転移などに伴いどのように変化するか詳しく調べた。その結果、CeRu_4Sb_<12>においては高圧での半導体への電子状態変化によりσ(ω)にエネルギーギャップが成長する様子を観測し、H23に論文出版することができた。またPrRu_4P_<12>は14GPaの高圧においてMI転移が抑制されることを見いだし、H23に予備結果を国際会議のProceedingsに発表し、本論文は現在(H24.4)本論文を投稿中である。さらにCeRhIn_5およびCeCoIn_5では、新奇物性の鍵を握るf電子と伝導電子の混成状態を反映する「赤外吸収ピーク」の顕著な成長とシフトを観測できた。このピークはCeRhIn_5においてQCPに対応する2GPa付近から急速な変化を見せるが、常圧で既に超伝導を示す参照物質CeCoIn_5では単調な変化しか見られない。現在さらにデータ解析中である。なおH22年度終了間際の日本物理学会(新潟大)での発表のために確保していた旅費は、この学会が東日本大震災で中止されたためH23年度に繰り越し、H23年9月に富山大学で開催された物理学会での発表に用いた。

Research Products

• [Journal Article] Suppression of Metal-Insulator Transition in PrRu_4P_<12> under High Pressure Studied by Infrared Spectroscopy (2011)
  • Author(s): H.Okamura
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical Conductivity and Electronic Structure of CeRu_4Sb_<12> under High Pressure (2011)
  • Author(s): H.Okamura
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高圧下の赤外分光による希土類化合物の電子状態研究 (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Journal Title: 放射光(日本放射光学会誌) Volume: 24 Pages: 302-311
  • NAID: 10029978879
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Infrared studies off electron systems under high pressure using synchrotron radiation (2010)
  • Author(s): H.Okamura
  • Journal Title: Journal of Physics Conference Series Volume: 215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High pressure infrared studies of correlated electron materials at SPring-8 (2010)
  • Author(s): H.Okamura
  • Journal Title: AIP Conference Series Volume: 1214 Pages: 75-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Charge transfer and dd excitations in transition metal oxides : q-dependent dielectric function study by inelastic X-ray scattering and optical reflectivity measurements (2009)
  • Author(s): N.Hiraoka, 他5名
  • Journal Title: Europian Physical Journal B 70 Pages: 157-162
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure Tuning of an Ionic Insulator into a Heavy Electron Metal : An Infrared Study of YbS (2009)
  • Author(s): M.Matsunami, 他3名
  • Journal Title: Physical Review Letters 103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Infrared studies of f electron systems under high pressure using synchrotron radiation (2009)
  • Author(s): H.Okamura, 他5名
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 215
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PrFe_4P_<12>, CeRu_4Sb_<12>の高圧低温での赤外分光による電子状態研究 (2012)
  • Author(s): 竹内和也
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] CeXIn_5 (X=Rh,Co)の高圧下電子状態の赤外分光による研究II (2012)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 赤外放射光による強相関物質の電子状態研究 (2012)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本学術振興会「テラヘルツ波科学技術と産業開拓第182委員会」第12回研究会
  • Place of Presentation: 大阪産業大学梅田サテライトキャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-01
• [Presentation] 高圧下の赤外分光による強相関電子系の電子状態研究 (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学
  • Year and Date: 2011-11-09
• [Presentation] SrFe_2As_2の高圧下における光学伝導度と電子状態II (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] PrRu_4P_<12>の高圧赤外分光による研究 (2011)
  • Author(s): 太田直希
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] CeXIn_5 (X=Rh,Co)の高圧下電子状態の赤外分光による研究 (2011)
  • Author(s): 瀧川陽
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] High pressure infrared studies of strongly correlated electron materials (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 6th International Workshop on Infrared Microscopy and Spectroscopy with Accelerator Based Sources
  • Place of Presentation: トリエステ(イタリア)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Presentation] Optical Conductivity of SrFe_2As_2 under High Pressure (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2011)
  • Place of Presentation: ケンブリッジ大学(英国)
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] 高圧低温での赤外分光によるf電子状態の研究 (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 科研費新学術領域「重い電子系」第3回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 高圧赤外分光による強相関電子系の電子状態研究 (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2011-01-08
• [Presentation] 光学スペクトルから見たYb化合物の電子状態 (2011)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: Yb系重い電子化合物における電子状態と新しい物性
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所(招待講演)
  • Year and Date: 2011-01-07
• [Presentation] SPring-8の高輝度放射光による高圧赤外分光 (2010)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本赤外線学会研究発表会
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこキャンパス
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Presentation] SrFe_2As_2の高圧下における赤外光学伝導度 (2010)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] SrFe_2As_2の高圧下における赤外光学伝導度 (2010)
  • Author(s): 岡村英一
  • Organizer: 第51回高圧討論会
  • Place of Presentation: 仙台市戦災復興記念館
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] PrRu_4P_<12>の高圧下における光学伝導度と金属絶縁体転移 (2010)
  • Author(s): 松鳥育夫
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] Pressure tuning of an ionic insulator into a heavy electron metal : An infrared study of YbS (2010)
  • Author(s): H.Okamura
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] High Pressure Infrared Studies of Correlated Electron Materials using Synchrotron Radiation (2010)
  • Author(s): H.Okamura
  • Organizer: International Conference on Infrared, Millimeter, and Teraheartz waves
  • Place of Presentation: ローマ(イタリア)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] Pressure tuning of an ionic insulator into a heavy electron metal : An infrared study of YbS (2010)
  • Author(s): H.Okamura
  • Organizer: International Conference on Low Energy Electrodynamics of Solids
  • Place of Presentation: レ・ディアブルレ(スイス)
  • Year and Date: 2010-07-09
• [Presentation] Infrared studies of f electron systems under high pressure using synchrotron radiation (2009)
  • Author(s): H.Okamura, 他5名
  • Organizer: International Conference on High Pressure Science and Technology
  • Place of Presentation: Tokyo International Exchange Center
  • Year and Date: 2009-07-07
• [Remarks]
  • URL: http://www.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~infrared/