多秩序系に発現する位相欠陥を伴う電子軌道テクスチャの実験的解明

• 研究課題/領域番号: 16K13839
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 久留米工業大学 (2018); 広島大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 井野 明洋 久留米工業大学, 工学部, 教授 (60363040)
• 研究分担者: 島田 賢也 広島大学, 放射光科学研究センター, 教授 (10284225)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 電子軌道 / 光電子分光 / 偏光依存性 / 角度分解光電子分光 / 偏光依存性マッピング / 紫外線レーザー / 二準位混成波動関数 / 強相関電子系 / 物性実験 / 光物性 / 軌道成分 / 放射光

研究成果の概要

多秩序系における位相欠陥の成り立ちを実験的に解明するため、偏光依存角度分解光電子分光の実験技術を発展させて、波数空間における電子軌道の分布を直接観測する手法の開発に取り組みました。鉄系超伝導物質に混在する二種類の結晶配向領域を可視化して、電子液晶転移に伴う局所的な電子軌道の変化を直接観測により決定しました。また、銅酸化物高温超伝導体の二重層分裂したバンドの劇的な偏光依存性を発見し、電子軌道の対称性の波数分布についての知見が得られました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、走査顕微型の超高分解能角度分解光電子分光と、励起光を縦偏光から横偏光へ、左円偏光から右円偏光へと連続的に変化させる偏光依存性測定の組み合わせが実現可能であり、強力な実験手法になることが実証されました。 電子軌道成分の波数分布をマッピングする直接的な実験情報は、多秩序系における相転移現象を左右する電子の状態と位相欠陥について、他の手法では得られない強力な手がかりを提供するため、今後の物質科学研究を支える手法の１つになるものと期待されます。

研究成果

• [国際共同研究] Diamond Light Source(United Kingdom)
• [雑誌論文] Applications for ultimate spatial resolution in LASER based μ - ARPES: A FeSe case study (2019)
  • 著者名/発表者名: Schwier E. F.、Takita H.、Mansur W.、Ino A.、Hoesch M.、Watson M. D.、Haghighirad A. A.、Shimada K.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2054
  • DOI: 10.1063/1.5084618
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] 銅酸化物高温超伝導体における分散キンクの新しい景観 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安齋太陽, 井野明洋
  • 雑誌名: 放射光（放射光学会誌） 巻: 31 ページ: 219-225
  • NAID: 40021599713
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate and efficient data acquisition methods for high-resolution angle-resolved photoemission microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Iwasawa, Hitoshi Takita, Kazuki Goto, Wumiti Mansuer, Takeo Miyashita, Eike F. Schwier, Akihiro Ino, Kenya Shimada & Yoshihiro Aiura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34894-7
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Rapid enhancement of nodal quasiparticle mass with heavily underdoping in Bi2212 (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Anzai, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado, K. Fujita, S. Ishida, S. Uchida, and A. Ino
  • 雑誌名: Physica B 巻: 536 ページ: 667-671
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.10.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of laser-based scanning μ-ARPES system with ultimate energy and momentum resolutions (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Iwasawa, E. F. Schwier, M. Arita, A. Ino, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Aiura, and K. Shimada
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 182 ページ: 85-91
  • DOI: 10.1016/j.ultramic.2017.06.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Landscape of Multiple Dispersion Kinks in a High-Tc Cuprate Superconductor (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Anzai, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado, K. Fujita, S. Ishida, S. Uchida, and A. Ino
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04983-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shifts and Splittings of the Hole Bands in the Nematic Phase of FeSe (2017)
  • 著者名/発表者名: M. D. Watson, A. A. Haghighirad, H. Takita, W. Mansuer, H. Iwasawa, E. F. Schwier, A. Ino, and M. Hoesch
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 86 号: 5 ページ: 053703-053703
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.053703
  • NAID: 40021185657
  • ISSN: 0031-9015, 1347-4073
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Doping- and momentum-dependent superconducting gap of bilayer cuprate Bi2Sr2CaCu2O8+δ revealed using low-energy ARPES (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Anzai, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado, K. Fujita, S. Ishida, S. Uchida, and A. Ino
  • 雑誌名: Advances in Engineering Research 巻: 85 ページ: 579-583
  • DOI: 10.2991/ame-16.2016.95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nodal gap energy in high-Tc cuprate superconductors: a new paradigm (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Anzai, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado, K. Fujita, S. Ishida, S. Uchida, and A. Ino
  • 雑誌名: Advances in Engineering Research 巻: 85 ページ: 495-503
  • DOI: 10.2991/ame-16.2016.82
  • 査読あり
• [学会発表] Co-substitution effect on electronic structure of high-Tc cuprate superconductor, Bi2Sr2Ca(Cu1-xCox)2O8 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Miyashita, W. Mansuer, H. Takita, T. Kubo, S. Ishizaka, H. Iwasawa, Eike F. Schwier, K. Shimada, M. Arita, Y. Numata, T. Uto, A. Matsuda, and A. Ino
  • 学会等名: American Physical Society (APS) March Meeting 2019
• [学会発表] 層状リン化カルコゲナイド超伝導体 (Zr1-y,Luy)PX (X = S, Se) の硬X線光電子分光 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石坂仁志, 田北仁志, 久保拓也, 宮下剛夫, Wumiti Mansuer, 島田賢也, 生天目博文, 上田茂典, 鬼頭聖, 石田茂之, 岡邦彦, 後藤義人, 藤久裕司, 吉田良行, 伊豫彰, 荻野拓, 永崎洋, 川島健司, 柳陽介, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（九州大学, 2019年3月14－17日)
• [学会発表] 電気二重層トランジスタによるモット絶縁体Ca2RuO4の金属化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 酒見龍裕, 大内拓, 中村理央, 井野明洋, 野島勉, 中村文彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（九州大学, 2019年3月14－17日)
• [学会発表] 酸素制御したCa2RuO4単結晶の育成とその物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤洋敏, 上久保直紀, 酒見龍裕, 中村理央, 井野明洋, 中村文彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（九州大学, 2019年3月14－17日)
• [学会発表] 高分解能角度分解光電子分光を用いたBi2212の電子構造におけるCo置換効果の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮下剛夫, Wumiti Mansuer, 田北仁志, 久保拓也, 石坂仁志, Eike F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 有田将司, 沼田純典, 宇都達郎, 松田梓, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会(同志社大学, 2018年9月9－12日)
• [学会発表] Angle-Resolved Photoemission Study of High-Tc Cuprate Superconductor Bi2Sr2Ca(Cu1-xCox)2O8+δ (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Miyashita, W. Mansuer, H. Takita, T. Kubo, S. Ishizaka, H. Iwasawa, Eike F. Schwier, K. Shimada, M. Arita, Y. Numata, T. Uto, A. Matsuda, and A. Ino
  • 学会等名: International Workshop on Trends in Advanced Spectroscopy in Materials Science (TASPEC, Oct. 4-6, 2018, Hiroshima University, Japan)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 電気二重層トランジスタを用いたCa2RuO4の金属化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 酒見龍裕, 大内拓, 中村理央, 井野明洋, 野島勉, 中村文彦
  • 学会等名: 第124回日本物理学会九州支部例会（大分大学, 2018年12月8日）
• [学会発表] LASER ARPES of the Nematic Phase of FeSe (2017)
  • 著者名/発表者名: M. D. Watson, A. A. Haghighirad, H. Takita, W. Mansuer, H. Iwasawa, E. F. Schwier, A. Ino, Y. Aiura and M. Hoesch
  • 学会等名: The 21st Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima University Faculty Club
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Laser-based high-resolution angle-resolved photoemission study of Bi2Sr2Ca(Cu1-xCox)2O8+δ (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Miyashita, W. Mansuer, H. Takita, T. Kubo, S. Ishizaka, E. F. Schwier, H. Iwasawa, K. Shimada, M. Arita, H. Namatame, Y. Numata, T. Uto, A. Matsuda and A. Ino
  • 学会等名: The 21st Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima University Faculty Club
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Laser Based Angle-Resolved Photoemission Study of Polarization Dependent Bilayer-splitting in Bi2Sr2CaCu2O8+δ (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Mansuer, K. Tokura, H. Takita, T. Miyashita, T. Kubo, S. Ishizaka, E. F. Schwier, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado and A. Ino
  • 学会等名: The 21st Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: Hiroshima University Faculty Club
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Bi2Sr2CaCu2O8+δの二重層分裂バンドの偏光依存角度分解光電子分光 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田北仁志, W. Mansuer, 都倉健司, 宮下剛夫, 石坂仁志, 有田将司, E. F. Schwier, 岩澤英明, 石角元志, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 高分解能角度分解光電子分光によるBi2212の超伝導ギャップにおけるCo置換効果の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮下剛夫, W. Mansuer, 田北仁志, 久保拓也, 石坂仁志, E. F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 有田将司, 沼田純典, 宇都達郎, 松田梓, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] LASER ARPES of the Nematic Phase of FeSe (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takita, M. D. Watson, A. A. Haghighirad, W. Mansuer, H. Iwasawa, E. F. Schwier, A. Ino, Y. Aiura, and M. Hoesch
  • 学会等名: International workshop on strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES17)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Angle-resolved photoemission study of Bi2Sr2CaCu2O8+δ using linearly polarized focused laser (2017)
  • 著者名/発表者名: W. Mansuer, K. Tokura, H. Takita, T. Miyashita, T. Kubo, S. Ishizaka, E. F. Schwier, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Ishikado, and A. Ino
  • 学会等名: International workshop on strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES17)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Laser-based high-resolution angle-resolved photoemission study of Co-substituted high-Tc cuprate superconductor (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Miyashita, W. Mansuer, H. Takita, T. Kubo, S. Ishizaka, E. F. Schwier, H. Iwasawa, K. Shimada, M. Arita, H. Namatame, Y. Numata, T. Uto, A. Matsuda, and A. Ino
  • 学会等名: International workshop on strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES17)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] High-resolution photoemission study of A15-type superconductors, Nb3Al and Nb3Sn (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ishizaka, H. Takita, T. Kubo, T. Miyashita, W. Mansuer, E. F. Schwier, H. Iwasawa, K. Shimada, H. Namatame, S.~Ueda, and A.~Ino
  • 学会等名: International workshop on strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES17)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Probing low-energy correlations on μm length-scales with ultimate energy and momentum resolutions (2017)
  • 著者名/発表者名: E. F. Schwier, H. Iwasawa, M. Arita, W. Mansuer, H. Takita, A. Ino, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Aiura, and K. Shimada
  • 学会等名: International workshop on strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy (CORPES17)
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Co置換Bi2212高温超伝導体の高分解能角度分解光電子分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮下剛夫, Wumiti Mansuer, 田北仁志, 久保拓也, 石坂仁志, Eike F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 有田将司, 生天目博文, 木口雄太, 堺谷智宏, 松田梓, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] A15構造超伝導体Nb3AlおよびNb3Snの高分解能光電子分光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石坂仁志, 田北仁志, 久保拓也, 宮下剛夫B, Wumiti Mansuer, Eike F. Schwier, 岩澤英明, 島田賢也, 生天目博文, 上田茂典, 井野明洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [備考] 局所的な電子の運動を計測する新しい手法の開発に成功 ～次世代の物性計測・分析手法として期待～
  • URL: http://www.hsrc.hiroshima-u.ac.jp/research/result/45.html
• [備考] 高温超伝導の立役者、決定的証拠を観測 ～ 電子とのやりとりの全容を解明へ ～
  • URL: http://www.hsrc.hiroshima-u.ac.jp/research/result/39.html