高分解能光電子分光による量子臨界点近傍の非フェルミ流体的電子状態の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14740192
• 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, 助手 (40294160)
• キーワード: 光電子分光 / 非フェルミ流体 / CeCoIn_5 / 高温超伝導体 / バルク電子状態 / フェルミ面 / 近藤共鳴

研究概要

常圧下低温で非フェルミ流体的振舞が実現していると考えられているCeCoIn_5に対して、放射光施設SPring-8にてバルク敏感高分解能Ce 3d-4f共鳴光電子分光を行い、バルクCe 4f電子状態について知見を得た。内殻光電子スペクトル及びCe 3d軟X線吸収スペクトルからCeイオンの価数は、所謂重い電子系物質CeRu_2Si_2(近藤温度T_κ〜20K)と比較するとより3+に近く、Ce 4f電子はより局在的にも見える。一方でバルクCe 4fスペクトル形状をみると、近藤ピークの裾を含んだ4f_<5/2>^l終状態とスピン・軌道パートナーである4f_<7/2>^l終状態が同程度の強度で観測された。無論CeRu_2Si_2と比較すると4f_<5/2>^l終状態は相対的に弱いが、低温でCe 4f電子が局在化して磁気秩序を示すCePdSnのスペクトルと比べると強い。この状態がまさに遍歴と局在の境界線上に位置するということが判明した。一方でエネルギー分解能120meVという条件ではCe 4f電子と混成するCo 3d, In 5p電子状態で構成される価電子の状態密度がフェルミ準位では発散するような振舞が見られていない事も同時に確認した。
非フェルミ流体的振舞が実現している別の候補としては最適ドープ高温超伝導体La_<1.86>Sr<0.14>CuO_4が挙げられる。この試料についてバルク電子状態を強く反映した軟X線角度分解光電子分光も行った。励起光エネルギー500eV、エネルギー分解能200meV、角度分解能0.5度という実験条件でフェルミ面マッピングが可能である事が分かった。また得られたフェルミ面は電子的なフェルミ面とホール的なフェルミ面の境界に位置する極めて微妙な形状をしていることが判明した。

研究成果

• [文献書誌] A.Sekiyama: "Itinerant bulk 4f character of strongly valence-fluctuating CeRu_2 observed by high-resolution Ce3d-4f resonance photoemission"Solid State Communicatios. 121. 561 (2002)
• [文献書誌] A.Sekiyama: "Bulk-sensitive high-energy and high-resolution photoemission study of strongly correlated Ce compounds"Physica B. 312. 634 (2002)
• [文献書誌] T.Iwasaki: "High-resolution resonance photoemission study of Ce MXIM-Pt, Pd ; X=P, As, Sb)"Physical Review B. 65. 195109 (2002)
• [文献書誌] S.Suga: "Bulk Sensitive high energy high resolution photoemission spectroscopy of correlated materials"Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 124. 81 (2002)
• [文献書誌] J.-S.Kang: "Bulk-sensitive photoemission spectroscopy of A_2FeMoO_6 double provskites (A-Sr, Ba)"Physical Review B. 66. 113105 (2002)
• [文献書誌] A.Irizawa: "Bulk-sensitive photoemission of Mn_5Si_3"Solid State Communications. 124. 1 (2002)