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2012 年度 実績報告書

内殻励起X線分光に関する第一原理バンド計算からの理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540325
研究機関群馬大学

研究代表者

高橋 学  群馬大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50250816)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード共鳴散乱 / 光電子分光 / 第一原理計算
研究概要

カイラル結晶のα水晶、αベルリナイト、テルルにおけるX線共鳴散乱の入射偏光依存性に関する研究を行った。Si,Al,PのK吸収端やTeのL1吸収端の共鳴プロセスと円偏光を利用して結晶のカイラルを区別できることが実験で示されている。我々は、光学過程を微視的な電子論に基づいて考察し、電気双極子近似の範囲で、散乱強度の入射X線エネルギー依存性、ブラッグスポット依存性、アジマス角依存性、偏向依存性、カイラル依存性を説明する理論を構築した。α水晶、αベルリナイトについて、ボンドオービタルモデルを用いて、テルルについては、局所密度汎関数近似によるバンド計算を用いて、電子状態を求め、その結果を我々の導いた散乱強度の理論式に当てはめ散乱強度の計算を行い、概ね実験結果を説明できることを示した。注目すべきは、ア散乱強度のジマス角変化に対する正弦振動の対称線が結晶の対称軸からずれることが、双極子近似の範囲で説明できることを示したことである。テルルにおいて、そのずれが実験と我々の理論計算が良い一致を示すことも確認できた。このずれは、コアホールの寿命とバンド構造が絡みあって現れている。励起コアの寿命がスペクトルの幅に現れるだけでなく、強度のアジマス角に依存性のシフトとして現れる点が大変興味深い。これらの結果のうち水晶とベルリナイトについては学会およびPhysical Review B上で発表し、テルルについては日本物理学会で発表した。
また、終状態ポテンシャル則の仮定のもとで、始状態と終状態のスレーター行列波動関数の内積を第一原理バンド計算を用いて計算する手法を、ホイスラー合金の光電子分光スペクトルの解析に適用することを試みた。その結果、ハーフメタル合金においても終状態ポテンシャル則がうまく働くき実験スペクトルをよく再現できることを確かめることができ、サテライト強度の由来についての知見が深まった。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Resonant x-ray scattering from chiral materials: alpha-quartz and alpha-berlinite2012

    • 著者名/発表者名
      J. Igarashi and M.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 ページ: 104116(10)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.104116

    • 査読あり
  • [学会発表] カイラル結晶Teにおける共鳴X線散乱スペクトルと電子状態2013

    • 著者名/発表者名
      高橋学
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] カイラルな結晶からの共鳴X線散乱スペクトルの理論的研究-α-quartzとα-berliniteを例に-2012

    • 著者名/発表者名
      五十嵐潤一
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス
    • 年月日
      20120918-20120921

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公開日: 2014-07-24  

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