遷移金属化合物表面における特異なスピン・電荷・軌道状態の分光研究

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25400356
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 溝川 貴司 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (90251397)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 遷移金属化合物 / X線吸収分光 / 配位子ホール / 価数揺動 / 超伝導 / ヤンテラー効果 / 軌道秩序 / 電荷秩序

研究実績の概要

今年度は、BiS2正方格子面を持つ新規超伝導体CeO1-xFxBiS2の電子状態をX線吸収分光によって測定し、超伝導と強磁性が発現する試料ではCeの原子価が3+であるのに対して、それらが発現しない試料では4+の成分が共存する価数揺動となっていることが分かった。この測定結果に基づいて、Bi 6p軌道とCe 4f軌道の混成と価数揺動、強磁性の関係についてモデルを提案した。また、AuTe2三角格子面を持つ超伝導体Au1-xPtxTe2の電子状態をX線吸収分光と光電子分光によって測定し、Auの原子価が+2に近い一方でTe 5p軌道にホールが収容されていることを明らかにした。この測定結果から、AuTe6-八面体がJahn-Teller効果によって変形すると同時にTe 5pホールの電荷分布に偏りが生じることよってAuTe2が理想的な三角格子から変形することが示唆された。さらに、PtドープがJahn-Teller効果を抑制することによって格子変形が解消されて超伝導が発現する、というモデルを提案した。これらの研究成果は、同年度中にPhysical Review B誌に掲載され、新規な層状遷移金属カルコゲナイドの電子状態に関する最新の研究成果として注目されている。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

昨年度に引き続き、国内外の放射光施設において当初計画以上のビームタイムを獲得することができた。また、今年度は、サバティカル研修を得てイタリアのローマ大学において客員教授として本研究課題に関する研究を集中的に展開することができたため、昨年度を超える１５編の原著論文を出版することができた。

今後の研究の推進方策

次年度は今年度以上の多数のビームタイムがすでに決定しており、また研究対象となる遷移金属化合物も豊富な状況である。研究の最終年度にあたりこれまで以上の成果を挙げるべく注力する。

次年度使用額が生じた理由

2014年度前半はローマ大学に長期滞在して集中的に研究を推進することができたが、逆に2014年度後半はその反動で所属機関での業務を例年よりも多く負担しなければならず後半での研究時間が減少して研究費に余剰が出る結果となった。また、次年度は今年度以上に国内外でのビームタイムが約束されており、未使用分を次年度に使用することによって、より有効に研究費を活用できる。

次年度使用額の使用計画

次年度は今年度以上に国内外の放射光施設でのビームタイムが確保されており、今年度の未使用額とあわせることによって有効に研究費を活用して成果を挙げていく計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Coexistence of localized and itinerant electrons in BaFe2X3 (X=S and Se) (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Ootsuki, N. L. Saini, F. Du, Y. Hirata, K. Ohgushi, Y. Ueda, and T. Mizokawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 ページ: 014505
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.014505
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct observation of nanoscale interface phase in the superconducting chalcogenide KxFe2-ySe2 (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Ricci, N. Poccia, B. Joseph, D. Innocenti, G. Campi, A. Zozulya, F. Westermeier, A. Schavkan, F. Coneri, A. Bianconi, H. Takeya, Y. Mizuguchi, Y. Takano, T. Mizokawa, M. Sprung, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 ページ: 020503
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.020503
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray spectroscopic study of BaFeO3 thin films: An Fe4+ ferromagnetic insulator (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuyama, T. Matsuda, S. Chakraverty, J. Okamoto, E. Ikenaga, A. Tanaka, T. Mizokawa, H. Y. Hwang, Y. Tokura, and H. Wadati
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 ページ: 115101
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.115101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Role of the Ce valence in the coexistence of superconductivity and ferromagnetism of CeO1-xFxBiS2 revealed by Ce L3-edge x-ray absorption spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sugimoto, B. Joseph, E. Paris, A. Iadecola, T. Mizokawa, S. Demura, Y. Mizuguchi, Y. Takano, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 ページ: 201117
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.201117
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coexistence of Bloch electrons and glassy electrons in Ca10(Ir4As8)(Fe2-xIrxAs2)5 revealed (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sawada, D. Ootsuki, K. Kudo, D. Mitsuoka, M. Nohara, T. Noda, K. Horiba, M. Kobayashi, K. Ono, H. Kumigashira, N. L. Saini, and T. Mizokawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 ページ: 220508
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.220508
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectromicroscopy of electronic phase separation in KxFe2-ySe2 superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Bendele, A. Barinov, B. Joseph, D. Innocenti, A. Iadecola, A. Bianconi, H. Takeya, Y. Mizuguchi, Y. Takano, T. Noji, T. Hatakeda, Y. Koike, M. Horio, A. Fujimori, D. Ootsuki, T. Mizokawa, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 5592
  • DOI: 10.1038/srep05592
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bond order and the role of ligand states in stripe-modulated IrTe2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takubo, R. Comin, D. Ootsuki, T. Mizokawa, H. Wadati, Y. Takahashi, G. Shibata, A. Fujimori, R. Sutarto, F. He, S. Pyon, K. Kudo, M. Nohara, G. Levy, I. S. Elfimov, G. A. Sawatzky, and A. Damascelli
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 081104
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.081104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of temperature-dependent atomic displacements in the Ca10Ir4As8(Fe2As2)5 (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Paris, B. Joseph, A. Iadecola, C. Marini, K. Kudo, D. Mitsuoka, M. Nohara, T. Mizokawa, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 094508
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.094508
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Pt substitution on the electronic structure of AuTe2 (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Ootsuki, K. Takubo, K. Kudo, H. Ishii, M. Nohara, N. L. Saini, R. Sutarto, F. He, T. Z. Regier, M. Zonno, M. Schneider, G. Levy, G. A. Sawatzky, A. Damascelli, and T. Mizokawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 144515
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.144515
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Excitonic Bose-Einstein condensation in Ta2NiSe5 above room temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Seki, Y. Wakisaka, T. Kaneko, T. Toriyama, T. Konishi, T. Sudayama, N. L. Saini, M. Arita, H. Namatame, M. Taniguchi, N. Katayama, M. Nohara, H. Takagi, T. Mizokawa, and Y. Ohta
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 155116
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.155116
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray absorption and photoemission spectroscopy of electronic phase separation in KxFe2-ySe2 (2014)
  • 著者名/発表者名: N. L. Saini, T. Mizokawa, E. Magnano, S. Nappini, F. Bondino, H. Takeya, Y. Mizuguchi, Y. Takano, and K. B. Garg
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 184510
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.184510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local structure response of phase separation and iron-vacancy order in KxFe2-ySe2 superconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Iadecola, B. Joseph, M. Bendele, G. Aquilanti, H. Takeya, Y. Mizuguchi, Y. Takano, T. Mizokawa, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 174509
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.174509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Study of Structural Phase Transition in Ca10(Ir4As8)(Fe2-xIrxAs2)5 (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Katayama, K. Sugawara, Y. Sugiyama, T. Higuchi, K. Kudo, D. Mitsuoka, T. Mizokawa, M. Nohara, and H. Sawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 113707
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.113707
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of iron local magnetic moment in phase-separated superconducting chalcogenide (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Simonelli, T. Mizokawa, M. Moretti Sala, H. Takeya, Y. Mizuguchi, Y. Takano, G. Garbarino, G. Monaco, and N. L. Saini
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 214516
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.214516
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic structure of LaO1-xFxBiSe2 (x=0.18) revealed by photoelectron spectromicroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: N. L. Saini, D. Ootsuki, E. Paris, B. Joseph, A. Barinov, M. Tanaka, Y. Takano, and T. Mizokawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 ページ: 214517
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.214517
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Electronic structure of transition-metal compounds with various spin-charge-orbital instabilities (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Mizokawa
  • 学会等名: International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry ICCBIC XXV
  • 発表場所: Smolenice, Slovakia
  • 年月日: 2015-05-31 – 2015-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Orbital instabilities in layered transition-metal chalcogenides (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Mizokawa
  • 学会等名: Study of matter at extreme conditions, SMEC2015
  • 発表場所: Miami, USA
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-15
  • 招待講演