f電子フェルミ面微細電子構造の高分解能角度分解光電子分光

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10440097
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 隆 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00142919)
• 研究分担者: 田中 章順 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40250667)
• キーワード: 光電子分光 / フェルミ面 / 強相関電子系 / 電子構造 / f電子 / 超伝導体 / 相転移

研究概要

光電子分光装置にクライオポンプおよびゲッターポンプを取り付け、さらに放電管の希ガス導入系に「ガス精製器」を取り付けることで、測定真空槽内の真空度を向上させた。このことで、残留ガスの吸着に非常に敏感で正確な光電子分光測定が難しかった強相関f電子系物質の清浄試料表面を、超高真空中において比較的安定に保つことができるようになり、信頼性の高いf電子系化合物についての高分解能光電子分光測定を行えるようにした。改良した装置を用いてCeおよびU化合物について測定を行い、以下の成果を得た。
1.UPt_3およびURu_2Si_2の電子バンド構造およびフェルミ面構造を角度分解光電子分光から決定し、バンド計算と比較した。その結果、pおよびd電子軌道からなる電子バンドは計算から予測されるものと比較的良い一致を示すのに対し、フェルミ準位近傍に位置するU5f電子軌道からなるバンドが実験で非常に狭くなっていることを見出した。このことは、U5f電子間の強い電子相関の存在を示し、U化合物の物性に深く関与するフェルミ準位近傍の電子状態を理解する上では、f電子間の電子相関の効果を考慮する必要があることを見出した。
2.4f電子と5f電子の違いについて調べるために、複雑な磁気転移を示すUSbについて角度分解光電子分光測定を行いCeSbと比較した。その結果、USbは従来考えられていたような半金属ではなく、CeSbと異なって、U6d電子とU5f電子がフェルミ面を形成する金属であることを見出した。この事は、5f電子が4f電子よりも強い遍歴性を持つためであると結論した。また、この結果から、USbの磁性は従来考えられていたp-f混成によるものではなく、d-f混成に起源を持つものであることを見出した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ito et al.: "High-resolution angle-resolved photoemission study of the heavy-fermion superconductor Upt_3"Physical review B. 59・13. 8923-8929 (1999)
• [文献書誌] Hyeong-Do Kim et al.: "Surface and buek 4f photoemission spectra of CeIr_2"Physical review B. 59・19. 12294-12297 (1999)
• [文献書誌] T.Ito et al.: "Band strucfure and Ferimi Surface of URu_2Si_2 studied by high-resolition angle-resalved photoemiission spectoroscope"Physical review B. 60・19. 13390-13395 (1999)
• [文献書誌] Takahiro Ito et al.: "High-resolution angle-resolved photoemission study of URu_2Si_2"Jpn.J.Appl.Phyu. sevies11. 91-93 (1999)
• [文献書誌] Hiroshi Kumigashira et al.: "Ultrahigh-resolution Photoemission study of kondo Insulators CeRhAs and CeRhSb"Jpn.J.Appl.Phyu. sevies1. 91-93 (1999)
• [文献書誌] H.Kumigashira et al.: "High-resolution angle-resolved photoemission study of RSb (R=La,Ce,U)"Physical B. 259-261. 1124-1125 (1991)
• [文献書誌] T.Ito et al.: "Angle-resolved photoemission spectroscopy of Upt_3"Physica B. 259-261. 1122-1123 (1999)
• [文献書誌] S.M.Butorin et al.: "Resonant inelastic soft X-ray scattering at the Hd edge of Ce-based heavy-fermion materials"J.Electron spectoscopy and Related Phenomera. 101-103. 783-786 (1999)
• [文献書誌] J.Mesot et al.: "Superconducting gap amisotropy and quasipartical interaction: Adoping dependent photoemission study"Physical review Letters. 83・4. 840-843 (1999)
• [文献書誌] T.Sato et al.: "Pseudogap of optimally doped La1・85 Sr0・15 CuO4 observed by ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy"Physical review Letters. 83・11. 2254-2257 (1999)
• [文献書誌] J.C.Campuzano et al.: "Electoronic Spectro and their relation to the (π.π)collectived mode in high-Tc supercondectors"Physical review Letters. 83・18. 3709-3712 (1999)