軌道分解硬Ｘ線光電子分光の開発と強相関酸化物の軌道依存金属絶縁体転移の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23740240
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤原 秀紀 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00397746)
• キーワード: 光電子分光 / 金属絶縁体転移 / 強相関電子系 / 共鳴非弾性散乱

研究概要

軌道分解電子状態観測の実現のために開発した集光X線マイクロビーム（20*30平方マイクロメートル）と、ダイヤモンド位相子を二枚利用した完全直線偏光スイッチングを組み合わせた硬X線光電子分光測定装置を構築し、硬X線光電子スペクトルにおける直線偏光依存線二色性の測定を行なった。まず比較的測定の容易な希土類化合物の内殻光電子スペクトルの線二色性の測定の結果、価数揺動系YbCu2Ge2のYb3価(ホール数１)サイトのYb 3d内殻に顕著な線二色性が現れる事を発見した。この起源を明らかにするために、Yb3価サイトに結晶場効果を考慮したイオンモデルに基づくスペクトル計算を行なった結果、YbCu2Ge2の基底状態を決定できることを明らかにした。また、温度変化測定からは励起状態まで決定することに成功した。これは直線偏光依存硬X線光電子分光が従来の非弾性中性子散乱と磁化測定による手法と相補的かつ強力研究手段となることを示している。
一方、直線偏光依存硬X線光電子分光の測定手法開発と並行してV酸化物の金属絶縁体転移における軌道分解電子状態観測を実現するために、直線偏光依存高分解能共鳴非弾性X線散乱（RIXS）の研究を行なった。VO2の絶縁相において電子状態の１次元性に由来する顕著な直線偏光依存性を観測した一方、高温の金属相では偏光依存性が消失することを明瞭に観測した。さらに、V2O3のRIXS測定からは絶縁体相において顕著な低エネルギー準粒子励起構造を発見した。
さらに、相補的な研究として取り組んでいる、V2O3の顕微軟X線角度分解光電子分光(ARPES)測定においては、100 平方マイクロメートルの微小平坦へきかい面からの角度分解光電子スペクトルの測定に成功し、V2O3金属相の三次元Fermi面と金属絶縁体転移におけるバンド構造変化を明らかにした。これらの結果はSCES (東大)で研究報告を行なった。

研究成果

• [雑誌論文] Spin-Polarized Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy of the So-Predicted Kondo Topological Insulator SmB6 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigemasa Suga, Kazuyuki Sakamoto, Taichi Okuda, Koji Miyamoto, Kenta Kuroda, Akira Sekiyama, Junichi Yamaguchi, Hidenori Fujiwara, Akinori Irizawa, Takahiro Ito, Shinichi Kimura, T. Balashov, W. Wulfhekel, S. Yeo, Fumitoshi Iga, and Shin Imada
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 014705-1-6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.014705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bulk nature of layered perovskite iridates beyond the Mott scenario: An approach from a bulk-sensitive photoemission study (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yamasaki,S. Tachibana,H. Fujiwara,A. Higashiya,A. Irizawa,O. Kirilmaz,F. Pfaff,P. Scheiderer,J. Gabel,M. Sing,T. Muro,M. Yabashi,K. Tamasaku,H. Sato,H. Namatame,M. Taniguchi,A. Hloskovskyy,H. Yoshida,H. Okabe,M. Isobe,J. Akimitsu,W. Drube,R. Claessen,T. Ishikawa,S. Imada,A. Sekiyama,S. Suga
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 89 ページ: 121111-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.121111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct k-Space Mapping of the Electronic Structure in an Oxide-Oxide Interface (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Berner, M. Sing, H. Fujiwara, A. Yasui, Y. Saitoh, A. Yamasaki, Y. Nishitani, A. Sekiyama, N. Pavlenko,T. Kopp, C. Richter, J. Mannhart, S. Suga, and R. Claessen
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 ページ: 247601-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.247601
  • 査読あり
• [学会発表] Soft-X-ray Resonant Inelastic X-ray Scattering for Vanadium Oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, Y. Nakata, S. Naimen, Y. Nakatani, J. Miyawaki, S. Niwa, H. Kiuchi, A. Tanaka, J. Denlinger, J. W. Allen, S.-K. Mo, P. Metcalf, M. Imai, K. Yoshimura, T. Kiss, A. Sekiyama, Y. Harada and S. Suga
  • 学会等名: 2014 Quantum Materials Symposium
  • 発表場所: Muju Deogyusan Resort, Korea
  • 年月日: 20140222-20140226
• [学会発表] 軟 X 線角度分解光電子分光による酸化物ヘテロ接合界面の電子状態観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀
  • 学会等名: SPRUC拡大研究会・SPring-8利用ワークショップ
  • 発表場所: SPring-8
  • 年月日: 20140201-20140202
  • 招待講演
• [学会発表] 高分解能共鳴非弾性散乱による強相関バナジウム酸化物の電子状態観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 20140111-13
• [学会発表] 高分解能共鳴非弾性散乱と顕微軟X線角度分解光電子分光によるV2O3の電子状態観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀, 中田裕貴, 木須孝幸, 宮脇淳, 丹羽秀治, 木内久雄, 原田慈久, J. Denlinger, J. W. Allen, S.-K. Mo, P. Metcalf, 今井正樹, 吉村一良, 松下智裕, 室隆桂之, 関山明, 菅滋正
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130925-20130928
• [学会発表] Fermi Surface of V2O3 Revealed by Micro Soft-X-ray ARPES (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, T. Kiss, J. Denlinger, J. W. Allen, S.-K. Mo, S. Suga, P. Metcalf, T. Muro, and A. Sekiyama
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013)
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20130805-20130809
• [学会発表] 高分解能共鳴非弾性 X 線散乱による強相関バナジウム酸化物の電子状態観測
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀
  • 学会等名: 東京大学放射光アウトステーション報告会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 高分解能共鳴非弾性X線散乱と軟X線角度分解光電子分光による LaAlO3/SrTiO3酸化物へテロ界面の電子状態観測
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀
  • 学会等名: 千葉大学
  • 発表場所: 千葉大学
  • 招待講演
• [学会発表] 高分解能共鳴非弾性X線散乱によるLaAlO3/SrTiO3酸化物へテロ界面の研究
  • 著者名/発表者名: 藤原秀紀
  • 学会等名: 高分解能共鳴非弾性X線散乱によるLaAlO3/SrTiO3酸化物へテロ界面の研究
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 招待講演
• [備考] 2つの絶縁体間の界面に生じる金属層の電子構造を解明
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/jp/operation/pdf/press/suga20130530.pdf
• [備考] 絶縁体界面の極薄膜金属層電子構造を解明 阪大 ナノ機能性材料に応用
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/jp/operation/press_release.html#news