2002 Fiscal Year Annual Research Report
高温超伝導および高温強磁性ホウ素化合物の高分解能角度分解光電子分光
Project/Area Number |
02J10838
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
相馬 清吾 東北大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | ホウ素化合物 / 角度分解光電子分光 |
Research Abstract |
修士課程において建設・改良に従事してきた超高分解能光電子分光装置の更なる改良を行った。具体的には、電子エネルギー分析器の二軸化を行い、ホウ素化合物のフェルミ面形状の詳細な測定を可能にした。また、真空排気系を改良し、真空度およびその質を改善し、ホウ素化合物の表面劣化を6時間以上抑えることで、高分解能、高統計精度の測定を可能にした。この装置を用いて、高温強磁性体CaB_6の角度分解光電子分光を行った。その結果、この物質のバンド構造は、多くの計算により予測されていた半金属ではなく、1eVのバンドギャップを持つ半導体であることを見出した。さらにフェルミ面の詳細な測定により、この物質には僅かに電子がドープされており、それらの電子がこの物質の伝導だけでなく、特異な強磁性に重要な関わりを持つことを明らかにした。このことより、CaB_6の強磁性発現機構として、半金属的なバンド構造を出発点とする励起子凝縮モデルは再検討する必要があるとを結論した。また、金属高温超伝導体MgB_2の超高分解能光電子分光を行った。その際、2種類の異なる製法(焼結体、高圧合成)による試料、および2種類の異なる表面準備法(ヤスリ掛け、破砕)を用い、超伝導ギャップの比較対照実験を行った。その結果、スペクトル形状においては若干の違いはあるものの、超伝導ギャップの大きさ自体は4-5meVと大きな差異はない事を見出した。また、MgB_2の参照物質であり、単結晶育成が比較的容易なAlB_2について角度分解光電子分光を行った。得られた結果は、σバンド、πバンドはバンド計算とも良く一致することから、この物質において電子相関の効果は小さいと結論した。それとは別に、バンド計算の予測より遙かに大きなフェルミ面(電子面)を作るバンドを見出した。このことは、MgB_2において予測されているσとπのフェルミ面の他に、もう一つ別のフェルミ面がある事を示している。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] S.Souma: "Electronic band structure and Fermi surface of CaB_6 studied by angle-resolved photoemission spectroscopy"Physical Review Letters. 90. 027202-1-027202-4 (2003)
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[Publications] S.Souma: "Angle-resolved photoemission spectroscopy of Ca_<4-x>La_xB_6"Journal of the Physical Society of Japan. 71 Supplement. 317-319 (2002)
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[Publications] T.Takahashi: "Angle-resolved photoemission study of novel boride compounds"Journal of the Physical Society of Japan. 71 Supplement. 5-10 (2002)
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[Publications] T.Ito: "Band structure of UPd_3 studied by ultrahigh-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy"Physical Review B. 66. 245110-1-245110-6 (2002)
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[Publications] T.Ito: "Ultrahigh-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy of UPd_3"Journal of the Physical Society of Japan. 71 Supplement. 261-263 (2002)