偏光制御硬Ｘ線光電子分光による強相関フェルミ面形成に関与する軌道観測手法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23654121
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 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, 教授 (40294160)
• 連携研究者: 東谷 篤志 摂南大学, 理工学部, 専任講師 (70415272) ; 木須 孝幸 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20391930) ; 藤原 秀紀 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00397746)
• 研究協力者: 玉作 賢治 理研, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 ; 森 健雄 大阪大学, 基礎工学研究科, 大学院生 ; 山口 貴司 大阪大学, 基礎工学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光電子分光 / 放射光 / 硬X線 / 偏光 / フェルミオロジー / 強相関電子系

研究概要

固体の性質の鍵となる電子がどのようなエネルギーや運動量にあるかを直接知ることができる光電子分光を硬X線領域で、かつ用いるX線の偏光を変えて行う研究技術開発を行った。その結果、表面ではなく固体内部において性質の鍵となる電子がどのような軌道から構成されているかを実験的に知ることが可能になった。偏光制御には２枚のダイアモンド単結晶を本研究で導入した。また、より短期間で多くの情報が得られるように新たな集光技術も導入し、光のスポットサイズ25μmを達成し光電子強度は約６倍にまで上昇した。さらには、これらの手法を電子間のクーロン反発が無視できない強相関物質に適用して電子構造の解明に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Polarization-dependent hard X-ray photoemission spectroscopy of solids (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama, A. Higashiya and S. Imada
  • 雑誌名: J. Electron Spectr. Relat. Phenom 巻: 190 ページ: 201-204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ce electronic states in Nd_<0.45-x>Ce_xSr_<0.55>MnO_3 probed by x-ray absorption spectroscopy and photoemission (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shirai, S. Imada, A. Higashiya, A. Sekiyama, S. Suga, T. Muro, Y. Tanaka, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, S. Miyasaka and Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter 巻: 25 ページ: 415601-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic correlated electronic structure of CrO_2 revealed by hard x-ray photoemission spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sperlich, C. König, G. Güntherodt, A. Sekiyama, G. Funabashi, M. Tsunekawa, S. Imada, A. Shigemoto, K. Okada, A. Higashiya, M. Yabashi, K. Tamasaku, T. Ishikawa, V. Renken, T. Allmers, M. Donath and S. Suga
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 ページ: 235138-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different evolution of the intrinsic gap in strongly correlated SmB_6 in contrast to YbB_<12> (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Yamaguchi, A. Sekiyama, M. Y. Kimura, H. Sugiyama, Y. Tomida, G. Funabashi, S. Komori, T. Balashov, W. Wulfhekel, T. Ito, S. Kimura, A. Higashiya, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, S. Yeo, S.-I. Lee, F. Iga, T. Takabatake and S. Suga
  • 雑誌名: New J. Phys 巻: 15 ページ: 043042-1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft- and Hard-X-ray Photoemission Spectroscopy of La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, A. Sekiyama, H. Sugiyama, G. Funabashi, T. Muro, A. Higashiya, M. Yabashi, K. Tamasaku, T. Ishikawa, S. Miyasaka, H. Nakamura, T. Kimura, Y. Tokura and S. Suga
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: 81 ページ: SB069-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photon Energy Dependent Hard X-Ray Photoemission Spectroscopy of YbCu_2Si_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kitayama, H. Fujiwara, A. Gloskovsky, M. Gogoi, F. Schäefers, C. Felser, G. Funabashi, J. Yamaguchi, M. Kimura, G. Kuwahara, S. Imada, A. Higashiya, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa, Y. Onuki, T. Ebihara, S. Suga and A. Sekiyama
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Suppl 巻: 81 ページ: SB055-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recoil effects for valence and core photoelectrons in V_3Si (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Suga, S. Itoda, A. Sekiyama, H. Fujiwara, S. Komori, S. Imada, M. Yabashi, K. Tamasaku, A. Higashiya, T. Ishikawa, M. Shang and T. Fujikawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 035146-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure of YbCu_2Ge_2 studied by soft x-ray angle-resolved photoemission spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Yasui, S.-I. Fujimori, I. Kawasaki, T. Okane, Y. Takeda, Y. Saitoh, H. Yamagami, A. Sekiyama, R. Settai, T. D. Matsuda, Y. Haga and Y. Onuki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 195121-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for the constancy of U in the Mott transition of V_2O_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, A. Sekiyama, S.-K. Mo, J. W. Allen, J. Yamaguchi, G. Funabashi, S. Imada, P. Metcalf, A. Higashiya, M. Yabashi, K. Tamasaku, T. Ishikawa and S. Suga
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 075117-1-5
  • 査読あり
• [学会発表] 直線偏光依存硬 X 線光電子分光による正方晶YbRh_2Si_2 の基底状態の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森健雄, 北山賢, 藤原秀紀(6 番目), 木須孝幸(7 番目), 東谷篤志(9 番目), 関山明(最終 17 番目), 他 11 名
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] 直線偏光依存硬 X 線光電子分光による正方晶YbCu_2Si_2 の基底状態の決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森健雄, 北山賢, 藤原秀紀(5 番目), 木須孝幸(6 番目), 東谷篤志(8 番目), 関山明(最終 16 番目), 他 10 名
  • 学会等名: 日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR14)
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20140111-13
• [学会発表] Present status of polarization-dependent hard x-ray photoemission spectroscopy of strongly correlated electron systems by using a highly focused beam in SPring-8 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama
  • 学会等名: NSRRC Annual Users' Meeting and 20th Anniversary of Operation
  • 発表場所: 新竹(台湾)
  • 年月日: 20130904-05
  • 招待講演
• [学会発表] Valence-fluctuating nature in YbRh_2Si_2 probed by photoemission (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama, S. Kitayama, H. Fujiwara, A. Higashiya, T. Kiss, S. Suga, K. Tamasaku, M. Yabashi, T. Ishikawa and T. Ebihara
  • 学会等名: SCES2013
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20130805-09
• [学会発表] Present status of polarization-dependent HAXPES at BL19LXU in SPring-8 and HAXPES study of Yb-based strongly correlated electron systems (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama, A. Higashiya, S. Kitayama, H. Fujiwara, S. Imada, S. Suga, K. Tamasaku, M. Yabashi and T. Ishikawa
  • 学会等名: 5th International conference on hard x-ray photoemission spectroscopy (HAXPES2013)
  • 発表場所: Uppsala (Sweden)
  • 年月日: 20130617-20
• [学会発表] YbCu_2Ge_2の硬 X 線光電子分光でみる Yb 4f 電子遍歴性の起源 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関山明(1 番目), 北山賢, 藤原秀紀(3 番目), 東谷篤志(7 番目), 他 11 名
  • 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
  • 年月日: 20130326-29
• [学会発表] 準二次元のフェルミ面を持つCeAgSb_2の軟X線ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口貴司, 池田真司, 畠山千佳, 渕本寛人, 森健雄, 藤原秀紀, 木須孝幸, 保井晃, 齋藤祐児, 海老原孝雄, 関山明
  • 学会等名: 日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR14)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20130112-14
• [学会発表] Soft X-ray ARPES and Hard X-ray Photoemission Study of 4f-Based Heavy Fermion Systems with the 122-Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama
  • 学会等名: The fourth International Workshop on the Dual Nature of f-Electrons
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20120704-06
  • 招待講演
• [学会発表] 硬 X 線励起光電子スペクトル線二色性から分かる電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関山明
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫)
  • 年月日: 2012-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] 122 系のYb 化合物における硬 X 線励起 Yb 3d 内殻光電子スペクトルの直線偏光二色性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本大樹, 北山賢, 渕本寛人, 藤原秀紀(4 番目), 木須孝幸(5 番目), 東谷篤志(7 番目), 関山明(最終 14 番目), 他 7 名
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] YbCu_2Ge_2の硬 X 線及び軟 X 線光電子分光によるYb4f電子状態の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北山賢, 藤原秀紀(2 番目), 東谷篤志(7番目), 関山明(最終 14 番目), 他 10 名
  • 学会等名: 日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR12)
  • 発表場所: 鳥栖(佐賀)
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] 硬 X 線光電子分光によるV_2O_3の金属絶縁体転移の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀(1 番目), 関山明(2 番目), 東谷篤志(8 番目), 他 10 名
  • 学会等名: 日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR12)
  • 発表場所: 鳥栖(佐賀)
  • 年月日: 2012-01-08
• [学会発表] マルチフェロイクスCuFe_<1-x>Ni_xO_2の偏光依存硬 X 線光電子分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関山明(1 番目), 東谷篤志(4 番目), 他 11名
  • 学会等名: 日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウム(JSR12)
  • 発表場所: 鳥栖(佐賀)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] Probing orbital symmetry in the valence bands of solids by polarization-dependent hard x-ray photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Sekiyama, A. Higashiya, S. Imada, S. Suga, M. Y. Kimura, Y. Tomida, H. Fujiwara, K. Tamasaku, M. Yabashi and T. Ishikawa
  • 学会等名: 4th International conference on hard x-ray photoemission spectroscopy (HAXPES2011)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2011-09-16
  • 招待講演
• [図書] Photoelectron Spectroscopy: Bulk and Surface Electronic Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Suga and A. Sekiyama
  • 総ページ数: 378
  • 出版者: Springer, Berlin Heidelberg
• [備考]
  • URL: http://decima.mp.es.osaka-u.ac.jp
• [備考] 解説記事:藤原秀紀, 関山明, 「V2O3の金属絶縁体転移と電子構造 -古くて新しい問題への分光学的アプローチ-」固体物理 vol.47, 279 (2012). 査読無
• [備考] 受賞:本研究課題の研究協力者である大学院生2名(山口貴司, 森健雄)が日本放射光学会において学生発表賞をそれぞれ受賞した.