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2023 年度 実績報告書

電子相関と乱れによる低エネルギー励起構造の実験的決定

研究課題

研究課題/領域番号 21K13882
研究機関京都大学

研究代表者

大槻 太毅  京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (80780957)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード強相関電子系 / アンダーソン局在 / 光電子分光 / 1粒子スペクトル関数 / 遷移金属
研究実績の概要

本研究では電子相関と乱れが共存する系において1粒子励起スペクトルの直接観測を行い、電子相関と乱れが引き起こす特徴的な電子状態を明らかにすることを目的としている。研究計画に基づき、本年度は特に次の研究成果を得た。

(1)微量不純物添加による金属絶縁体転移Ca3Ru2O7については角度分解光電子分光(ARPES)、硬X線光電子分光(HAXPES)を行い、これまでの再現性確認とより詳細な組成依存性を調べた。その結果、不純物添加により電気抵抗率の著しく増加した低温絶縁相においても有限のスペクトル強度がフェルミ準位直上に観測された。さらにHAXPES測定を行うことでARPESから得られた電子状態がバルク由来であることを確認した。これらの結果は乱れに起因した絶縁体状態におけるスペクトル形状を直接観測したことを示唆している。
(2)擬一次元カルコゲナイド化合物Ta2PdSe6においてTaサイト及びSeサイトへ不純物効果をHAXPES及びARPESを行い調べた。HAXPESから各元素への価数状態を評価し、ARPESからはフェルミ面とバンド分散の観測に成功した。これらの電子状態の系統的な組成依存性から、輸送現象に対応したスペクトル形状を見出した。
(3)透明半導体In2O3に対する遷移金属置換効果を調べた。Mn置換によるホールドープ効果とフェルミ準位近傍に形成されるMnの部分状態密度の抽出に成功した。この成果は学術論文として国際誌に出版した。
(4)n型半導体である半導体CdSnAs2は電気抵抗率が温度に依存せず、強い乱れの効果が期待される。そこでこの物質のARPESを行い、非常に小さいフェルミ面とそれを構成する電子バンドの観測に成功した。この結果は学術論文として国際誌に出版した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Tiny Fermi surface with an extremely light mass of ternary chalcopyrite CdSnAs2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy2024

    • 著者名/発表者名
      Ootsuki Daiki、Takatsu Hiroshi、Funada Kohei、Ishida Tatsuhiro、Arita Masashi、Ideta Shinichiro、Tanaka Kiyohisa、Kageyama Hiroshi、Yoshida Teppei
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 8 ページ: 044604-044604

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.8.044604

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Mn substitution on the electronic structure for Mn-doped indium-tin oxide films studied by soft and hard x-ray photoemission spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Ootsuki Daiki、Ishida Tatsuhiro、Tsutsumi Naoya、Kobayashi Masaki、Inagaki Kohdai、Yoshida Teppei、Takeda Yukiharu、Fujimori Shin-ichi、Yasui Akira、Kitagawa Saiki、Nakamura Toshihiro
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 7 ページ: 124601-124601

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.7.124601

    • 査読あり
  • [学会発表] 硬X線光電子分光によるIn1.95-xMn0.05SnxO3薄膜へMn置換効果の研究2024

    • 著者名/発表者名
      堤直也, 石田達拡, 大槻太毅, 保井晃, 北川彩貴, 中村敏浩, 吉田鉄平
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 希薄磁性半導体In2-x-yMnxSnyO3の光電子分光2024

    • 著者名/発表者名
      堤 直也, 石田 達拡, 大槻 太毅, 稲垣 洸大, 小林 正起, 竹田 幸治, 藤森 伸一, 高 木 康多, 保井 晃, 北川 彩貴, 中村 敏浩, 吉田 鉄平
    • 学会等名
      第37回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • [学会発表] Photoemission spectroscopy of diluted magnetic semiconductor In2-x-yMnxSnyO32023

    • 著者名/発表者名
      Naoya Tsutsumi, Tatsuhiro Ishida, Daiki Ootsuki, Kohdai Inagaki, Masaki Kobayashi, Yukiharu Takeda, Shin-ichi Fujimori, Yasumasa Takagi, Akira Yasui, Saiki Kitagawa, Toshihiro Nakamura, Teppei Yoshida
    • 学会等名
      MRM2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 光電子分光による希薄磁性半導体In2-x-yMnxSnyO3の電子状態研究2023

    • 著者名/発表者名
      堤直也, 石田達拡, 大槻太毅, 稲垣洸大, 小林正起, 竹田幸治, 藤森伸一, 高木康多, 保井晃, 北川彩貴, 中村敏浩, 吉田鉄平
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] Molecular-like cluster formation of calaverite AuTe2 studied by photoemission and infrared spectroscopies2023

    • 著者名/発表者名
      Daiki Ootsuki
    • 学会等名
      Optics & Photonics International Congress (OPIC2023)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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