内殻角度分解光電子線二色性による多極子活性局在4f電子構造の温度依存性解明

• 研究領域: J-Physics：多極子伝導系の物理
• 研究課題/領域番号: 18H04317
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 関山 明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40294160)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: 光電子分光 / 放射光 / 偏光 / 軌道対称性 / 多極子 / 強相関電子系 / 偏光二色性

研究実績の概要

強相関希土類化合物において、結晶場分裂によって生じ局在多極子の起源となりうる異方的4f電荷分布＝軌道対称性の直接的な決定は実験的に従来困難だったところ、我々は内殻”角度分解”光電子線二色性から直接的な決定が可能であることを発見した。本研究ではこれまでの研究を加速させ、当該年度にはPrBe13の基底一重項（Γ1）のみならず、温度変化測定から第一励起状態がΓ4対称性を有することに決定成功した。これについては、査読付き国際会議論文として発表すると、従来励起状態対称性決定に必須と思われていた強磁場印加を必要とせず、単純に光電子スペクトル二色性の温度変化測定だけで決定可能であり新たな実験手法開発という評価を得た。但し、線二色性がより顕著に生じうるPr 4d内殻準位はBe 1s準位とも近接しているため、Pr 4d内殻光電子線二色性を定量的に評価することは難しく、定性的にΓ1対称性であることと矛盾しない結果を得るというところにとどまる。また、立方晶充填スクッテルダイトPrFe4P12においては、非秩序相において基底状態が擬四重縮退した状態にあることを示唆する結果を得た。これについてはさらに慎重な検討が必要ではあるが、擬四重縮退した状態から「隠れた秩序」が生じている可能性を示している。
正方晶SmPt2Si2においても内殻光電子線二色性測定をSm 3d内殻準位に対して行い、バルクではSm2+が無視できることに加え明確な線二色性を得た。これを解析すると、Jz = ±5/2の寄与が明らかに強く、少なくとも予想の一つである純粋なJz = ±3/2状態とは欠けなはなれていることがわかった。但し、この基底状態のより精密な決定にはさらに実験が必要と思われる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of the 4f ground-state symmetry in strongly correlated cubic Pr compounds probed by linearly polarized 3d core-level photoemission spectroscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Hamamoto, Y. Kanai, S. Fujioka, Y. Nakatani, H. Fujiwara, K. Kuga, T. Kiss, A. Higashiya, A. Yamasaki, S. Imada, A. Tanaka, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Hidaka, T. Yanagisawa, H. Amitsuka, K.T. Matsumoto, T. Onimaru, T. Takabatake, A. Sekiyama
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 238 ページ: 146885-146885
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2019.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Linear polarization-dependent core-level photoemission spectroscopy in Yb-based valence fluctuating system (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuga Kentaro、Kanai Yuina、Fujiwara Hidenori、Yamagami Kohei、Hamamoto Satoru、Aoyama Yuichi、Sekiyama Akira、Higashiya Atsushi、Kadono Toshiharu、Imada Shin、Yamasaki Atsushi、Tamasaku Kenji、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Nakatsuji Satoru、Kiss Takayuki
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 238 ページ: 146889-146889
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2019.08.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Linearly Polarized Hard X-Ray Photoemission Spectroscopy of PrBe13 (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto Satoru、Kanai-Nakata Yuina、Fujiwara Hidenori、Kuga Kentaro、Kiss Takayuki、Higashiya Atsushi、Yamasaki Atsushi、Imada Shin、Tanaka Arata、Tamasaku Kenji、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Hidaka Hiroyuki、Yanagisawa Tatsuya、Amitsuka Hiroshi、Sekiyama Akira
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 29 ページ: 012010-012010
  • DOI: 10.7566/jpscp.29.012010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ground State Local 4f Symmetry of CeAgSb2 Probed by Linearly Polarized Hard X-ray Photoemission (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara H.、Kondo Y.、Hamamoto S.、Kanai-Nakata Y.、Kuga K.、Yamasaki A.、Higashiya A.、Kadono T.、Imada S.、Kiss T.、Tanaka A.、Tamasaku K.、Yabashi M.、Ishikawa T.、Ebihara T.、Sekiyama A.
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30 ページ: 011101-011101
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011101
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Anisotropic Hybridization in YbAlB4 Probed by Linear Dichroism in Core-Level Hard X-Ray Photoemission Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kuga, Yuina Kanai, Hidenori Fujiwara, Kohei Yamagami, Satoru Hamamoto, Yuichi Aoyama, Akira Sekiyama, Atsushi Higashiya, Toshiharu Kadono, Shin Imada, Atsushi Yamasaki, Arata Tanaka, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Satoru Nakatsuji, Takayuki Kiss
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 123 号: 3 ページ: 0364041-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.036404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Process of Linear Dichroism in Angle-Resolved Core-Level Photoemission Reflecting Strongly Correlated Anisotropic Orbital Symmetry (2019)
  • 著者名/発表者名: Sekiyama Akira、Kanai Yuina、Tanaka Arata、Imada Shin
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 1 ページ: 013706-013706
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.013706
  • NAID: 40021772152
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revising the 4f symmetry in CeCu2Ge2: Soft x-ray absorption and hard x-ray photoemission spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Aratani H.、Nakatani Y.、Fujiwara H.、Kawada M.、Kanai Y.、Yamagami K.、Fujioka S.、Hamamoto S.、Kuga K.、Kiss T.、Yamasaki A.、Higashiya A.、Kadono T.、Imada S.、Tanaka A.、Tamasaku K.、Yabashi M.、Ishikawa T.、Yasui A.、Saitoh Y.、Narumi Y.、Kindo K.、Ebihara T.、Sekiyama A.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.121113
  • NAID: 120006731603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization-dependent X-ray photoemission spectroscopy for High-Tc cuprate superconductors (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamagami Kohei、Kanai Yuina、Naimen Sho、Fujiwara Hidenori、Kiss Takayuki、Tanaka Arata、Higashiya Atsushi、Imada Shin、Kadono Toshiharu、Tamasaku Kenji、Muro Takayuki、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Eisaki Hiroshi、Miyasaka Shigeki、Tajima Setsuko、Sekiyama Akira
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 843-846
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.024
  • 査読あり
• [学会発表] Polarization-Dependent Angle-Resolved Core-Level HAXPES of Strongly Correlated Rare-Earth Compounds: Formulations and Applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Sekiyama
  • 学会等名: The 8th International Conference on Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Ground State Local 4f Symmetry in the Pressure Induced Superconductor CeCu2Ge2 Probed by Polarized Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Fujiwara
  • 学会等名: The 8th International Conference on Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Linear Dichroism In Core-Level Photoemission Spectroscopy For Cubic Pr Compounds (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Hamamoto
  • 学会等名: The 8th International Conference on Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Revising Ground State Local 4f Symmetry in the Pressure Induced Superconductor CeCu2Ge2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Fujiwara
  • 学会等名: International Conference of Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Local 4f Electronic Structure in PrAg2 In Studied by Polarized X-ray Absorption and Photoemission Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Hamamoto
  • 学会等名: International Conference of Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Optical process of polarized angle-resolved core-level photoemission applied to probe the anisotropic 4f-orbital symmetry of strongly correlated electron systems (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Sekiyama
  • 学会等名: International Conference of Strongly Correlated Electron Systems 2019 (SCES2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Linearly polarized hard x-ray photoemission spectroscopy of PrBe13 (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Hamamoto
  • 学会等名: J-Physics 2019 International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 角度分解内殻光電子線二色性の定式化といくつかの希土類化合物への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関山明
  • 学会等名: J-Physics 地域研究会-大阪
• [学会発表] 立方晶Pr 化合物の内殻光電子線二色性による4f 軌道対称性の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濵本諭
  • 学会等名: J-Physics 地域研究会-大阪
• [学会発表] 充填スクッテルダイト化合物PrFe4P12に対する硬X線内殻光電子線二色性の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濵本諭ほか
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 直線偏光制御硬X線角度分解内殻光電子分光による正方晶強相関Ce化合物の4f基底状態対称性の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀ほか
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 内殻光電子線二色性による強相関希土類4f軌道対称性の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関山明
  • 学会等名: 物性研短期研究会「強磁場コラボラトリーによる強磁場科学の新展開 ～光科学との融合も視野にいれて～」
• [学会発表] 磁場印加下における直線偏光依存硬X線内殻光電子分光を用いたPrB6非整合反強磁性相Pr 4f電子状態の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濱本諭ほか
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 角度分解内殻光電子線二色性による価数揺動物質YbNi2Ge2の4f基底状態対称性の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 樫内利幸ほか
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 立方晶PrB6におけるPr 4f電子状態を反映した磁場中硬X線内殻光電子線二色性の観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濱本諭ほか
  • 学会等名: 第32回日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR2019)
• [学会発表] 硬X線光電子分光を用いた希土類化合物CeAgSb2の基底状態における電子状態の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 近藤佑宥ほか
  • 学会等名: 第32回日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR2019)
• [学会発表] 角度分解内殻光電子線二色性による価数揺動物質YbNi2Ge2における4f基底状態対称性の決定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 樫内利幸ほか
  • 学会等名: 第32回日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR2019)
• [学会発表] Probing localized 4f-orbital symmetry of strongly correlated electron systems by linear dichroism in angle-resolved corelevel HAXPES (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama et al.
  • 学会等名: International Conference on Electron Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
  • 国際学会
• [学会発表] Ground-state 4f orbital symmetry probed by linear dichroism in x-ray core-level photoemission/absorption spectra of strongly correlated Sm compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanai et al.
  • 学会等名: International Conference on Electron Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
  • 国際学会
• [学会発表] Linear dichroism in hard X-ray photoemission spectroscopy of cubic Pr compounds reflecting the 4f ground state symmetry (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hamamoto et al.
  • 学会等名: International Conference on Electron Spectroscopy and Structure (ICESS-14)
  • 国際学会
• [備考]
• [備考]