| 研究課題/領域番号 |
18K03553
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
藤森 伸一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (70343936)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 強相関電子系 / 超伝導 / 光電子分光 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、重い電子系超伝導体における超伝導メカニズムを明らかにするため、申請者らがSPring-8 BL23SUにおいて開発した3次元角度分解光電子分光法(3D ARPES)をこれらの化合物に対して適用し、その3次元的なフェルミ面と、フェルミ順位近傍のバンド構造を実験的に明らかにすることを研究目的としている。
2018年度は、特に希土類化合物に対する研究を中心に展開した。特にEu化合物は様々な磁性状態を示すことが知られているが、その磁性の起源や、磁性転移に伴う電子状態の変化は明らかになっていない。そこでEu化合物における磁性と電子状態の関係を明らかにするため、反強磁性を示すEu化合物EuRh2Si2に対して3D ARPES実験を行った。その結果、反強磁性転移に伴う電子状態の変化を観測することに成功したが、これは反強磁性転移による電子状態の変化を電子分光によって明確に捉えた前例のない結果である。近年、極低温で反強磁性と超伝導を示すYb化合物YbRh2Si2が注目を集めているが、YbをEuで置き換えたEuRh2Si2は類似の電子状態を持っており、YbRh2Si2の電子状態においても反強磁性転移に伴う電子状態変化が起こっていることを示唆している。今後、4f電子系における磁性の発現機構、さらには磁性と隣接した超伝導機構の解明に繋がることが期待される。
また、さらにEu化合物の基礎的な物性を明らかにすることを研究目的として、異なるEu価数を持つEu化合物に対する研究を進めた。Eu原子は2価(Eu2+)の時は磁性を持つ一方で3価(Eu3+)の時は非磁性となり、磁気的な性質が大きく異なる。本課題では価数の異なるEu化合物EuCu2Si2 (Eu3+)とEuCu2Ge2 (Eu2+)に対してARPES実験を行って、Eu価数とその基礎的な電子状態の関係を明らかにすることに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題で目標としていた実験装置の改良や試料準備における環境整備は計画通りに進行しており、これまでのところ実験は順調に進行している。学会発表、論文発表も順調に進んでおり、課題自体はほぼ計画通りに進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
2019年度以降は、特にウラン化合物超伝導体に着目して研究を展開する。特に、2018年末にUTe2が非通常型超伝導体であることが見いだされ、世界的にも集中的な研究が展開されている。電子状態に関する知見が求められている状況にあり、本課題においてもUTe2に対する詳細な光電子分光実験を集中的に行って、世界に先駆けてUTe2の電子状態に関する知見を得て、その超伝導状態に関わる知見に繋げることを目標とする。
一方で、課題推進にとって必要不可欠な液体ヘリウムの入手が困難になっており、今後実験スケジュールを短期間に集中して有効利用をする等の対策が必要である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
成果発表のための旅費を別予算で賄ったため次年度使用額が生じた。2019年度以降の成果発表のための旅費として利用する予定である。
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