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重い電子系化合物における4f電子混成効果の偏光制御角度分解光電子分光による解明

研究課題

研究課題/領域番号 16J00314
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物性Ⅱ(実験)
研究機関大阪大学

研究代表者

中谷 泰博  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード重い電子系化合物 / 4f 電子 / 混成 / 光電子分光 / X線吸収分光 / 希土類化合物
研究実績の概要

4f 軌道が不完全殻の系の中に, f 電子間の強いクーロン反発 (電子相関) により, 超伝導や磁気秩序などの特異な物性が発現する強相関希土類化合物が多く見られる. これらの物性の解明を行うために, 我々は 4f 電子が 1 つとなる配置に近い Ce 化合物を対象として, 4f 電子と伝導電子の混成 (c-f 混成) 効果を実空間・波数空間の両面から解明し, その電子状態を調べる研究を行っている. 本年度は, 低温で超伝導を示し, 大きな電子比熱を持ち, 異方的な磁性を示す CeNi2Ge2 に対して重点的に研究を行った.
c-f 混成によって形成される, 有効質量と電子密度の大きい状態 (重い準粒子状態) を観測するために, 角度分解光電子分光 (ARPES) を行った. 我々はすでに CeNi2Ge2 において重い準粒子状態を観測していたが, 測定対象を全ての波数空間に広げた. その結果, 重い準粒子状態は波数空間の限定的な部分 (Heavy spot) で形成されていることを明らかにした. Heavy spot は電子密度が大きいことを意味するため, 超伝導状態を形成するためのクーパー対の形成に関わると考えられる. さらに, Heavy spot 同士を結ぶ波数ベクトルは, CeNi2Ge2 の中性子散乱実験で報告されている反強磁性波数ベクトルと対応することが分かった. このことから, CeNi2Ge2 の超伝導には, スピン揺らぎが関わっている可能性が高いと結論付けられる. このように, 重い電子系化合物の超伝導には, Heavy spot の観測が重要な手がかりを与えることが分かった.
また, この研究は他の Ce 化合物にも適用を始めており, 強相関希土類化合物の研究に道筋をつけつつあるといえる.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Evidence for momentum-dependent heavy-fermionic electronic structures: Soft x-ray ARPES for the superconductor CeNi2Ge2 in the normal state2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Y.、Aratani H.、Fujiwara H.、Mori T.、Tsuruta A.、Tachibana S.、Yamaguchi T.、Kiss T.、Yamasaki A.、Yasui A.、Yamagami H.、Miyawaki J.、Ebihara T.、Saitoh Y.、Sekiyama A.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 11 ページ: 115160-115160

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.115160

    • NAID

      120006731608

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Circular dichroism in resonant angle-resolved photoemission spectra of LaNi2Ge22017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakatani et al.
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 印刷中 ページ: 50-53

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2017.01.008

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 軟X 線角度分解光電子分光で観測した CeNi2Ge2 の波数依存重い準粒子状態と磁気相 関との関係2017

    • 著者名/発表者名
      中谷泰博 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 偏光制御X 線電子分光による重い電子系化合物 CeNi2Ge2 の 4f 軌道対称性2017

    • 著者名/発表者名
      中谷泰博 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of CeNi2Ge2 probed by 3D soft X-ray ARPES2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakatani et al.
    • 学会等名
      39th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX2016)
    • 発表場所
      Zurich (Switzerland)
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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