複合自由度をもつ電子系の創製と新機能開拓

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13CE2002
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 高畠 敏郎 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (40171540)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 世良 正文 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (40196978) ; 藤井 博信 広島大学, 総合科学部, 教授 (30034573) ; 山中 昭司 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90081314) ; 小口 多美夫 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (90253054) ; 谷口 雅樹 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (10126120)
• Keywords: 窒化物超伝導体 / 熱電変換物質 / 水素貯蔵物質 / 軌道秩序 / ラマン散乱 / トンネル分光 / 放射光光電子分光 / バンド計算

Research Abstract

すきまと電子系の複合自由度を活かした物質の創製と新機能の開拓を推進すべく、研究計画を遂行し、以下の成果をあげた。
1.新化合物創製グループ
山中らは、トンネル構造の新規超伝導体LaGe_5(Tc=7K)やカゴ状超伝導体Ba_8Si_<46>(Tc=8K)の単結晶を高圧合成した。C_<60>正方晶二次元ポリマーの単結晶を合成し、電子ドープを試みた。α-HfNBrの層間にアルカリ金属と溶媒分子を同時に挿入できることを見出し、超伝導を探索した。
高畠らは、カゴ状化合物Ba_8Cu_<16>P_<30>が優れた熱電特性を有することを見出した。CeRhAsの擬ギャップは360K以上での構造相転移に伴い消失した。研究協力者の伊賀はY_<1-x>Ca_xTiO_3(x〜0.4)の低温金属相が相分離によって生じた斜方晶相であることを突き止めた。
2.ナノ構造機能創製グループ
藤井らは6MPaの等圧水素雰囲気で黒鉛をミリングできる装置を開発した。高圧下では黒鉛のナノ構造化が抑制されるにも拘らず、不安定水素の吸蔵量が増大することを確かめた。Niを添加すると、水素放出温度を下げるという触媒効果を示した。
八木は超伝導体Al細線の電圧-電流特性測定から電子・正孔準粒子の非平衡効果を高精度で観測した。この空間緩和の緩和長は4-6μmであり、準粒子の拡散長よりもはるかに短い。強磁性Niリングの極低温磁気抵抗において、二つの周期成分を確認した。
3.固体物性測定グループ
世良らはCe_xR_<1-x>B_6(R=Pr,Nd,Gd)においてCeイオンの近藤効果が他の希土類イオンの磁気秩序によって如何なる影響を受けるのかを系統的に調べた。八極子秩序の可能性をもつCe_xLa_<1-x>B_6(x<0.8)のIV相はNd添加により抑制された。研究協力者の藤は、HfNCl_<1-x>の超伝導異方性を電気抵抗測定から定量的に求めた。CeRhAsのギャップ形成および超格子形成をAs核のNMRとNQRによって明らかにした。
鈴木らは電子ドープ超伝導体Nd_<2-x>Ce_xCuO_4の良質単結晶育成に成功し、高圧力下での電気伝導の研究に着手した。Ca_2RuO_4の圧力誘起によるモット絶縁体から遍歴強磁性金属への転移を見出し、その温度・圧力相図を完成した。
4.分光測定グループ
固体分光測定:宇田川らは、GdB_6のラマン散乱強度が磁場に依存しないことから、Gdイオンの所謂ラットリングの可能性を否定した。希土類充填スクッテルダイトRFe_4P_<12>(R=La,Ce,Pd,Nd)では、R-Pの結合がFe-Pの結合よりも強い。Y_<1-x>Ca_xTiO_3(x〜0.4)の低温金属相である斜方晶相のドメインが500nm以下であることを確認した。
浴野は原子分解能をもつ走査トンネル顕微鏡・分光装置を立ち上げた。MgB_2の多重超伝導ギャップの磁場変化が上部臨界磁場のc面内とc軸方向の磁場依存性と一致することを見出した。超伝導体HfNCl_<1-x>においても多重ギャップを見出した。
放射光測定:谷口と生天目らは・HiSORのエネルギー高分解能光電子分光によって、CeRhAsの4f電子のギャップと伝導電子のギャップはともに90meVであることから、Heランプ実験から提唱されたギャップの不一致を否定した。YbB_<12>のギャップは2段に開き、150K以下で30meVの構造が、80K以下で15meVの構造が現れることを観測した。角度分解光電子分光によってYbB_6とβHfNClのバンド分散を直接観測し、理論解析班の支援によって解析した。YTiO_3の軌道秩序を直接観測すべく、線2色性実験を開始した。
5.理論解析・物質設計グループ
小口らは層状超伝導体や希土類近藤半導体のエネルギーバンドを計算し、光電子分光の実験結果と比較し、電子相関効果を抽出した。NiO(001)表面でのスピン分極が酸素の2pz軌道によることを明らかにした。
城らはVおよびTi酸化物の反強磁性秩序や金属-絶縁体転移を説明する新しいモデルを提唱した。2p-3d遷移を伴うX線吸収線二色性実験が占有軌道状態を決定できることを示した。
永井らは、常伝導・超伝導および異種超伝導接合系を一般的に扱える準古典的グリーン関数法を定式化した。エアロジェル空隙中の液体^3Heの常伝導相での超音波伝播と超流動相での磁場誘起相転移を説明した。

Research Products

• [Publications] X.Chen: "First single crystal X-ray structural refinement of the rhombohedral C_<60> polymer"Chem. Phys. Lett.. 356. 291-297 (2002)
• [Publications] L.Zhu: "Zirconium Nitride Derived from Layer Structuredβ-ZrNCl by Deintercalation of Chlorine Layers"Chem. Mater.. 14. 4517-4521 (2002)
• [Publications] K.Sakamoto: "Pulsed laser deposition of novel nitride solid solution films Ni_xTi_<1-x>N_y on MgO(001)"Appl. Surface Sci.. 199. 303-306 (2002)
• [Publications] X.Chen: "The first single-crystal X-ray structural refinement of the superconducting phase Li_<0.2(1)>ZrNCl derived by intercalation"J. Solid State Chem.. 169. 149-154 (2002)
• [Publications] X.Chen: "Single-crystal X-ray structural refinement of the "tetragonal"C_<60> polymer"Chem. Phys. Lett.. 360. 501-508 (2002)
• [Publications] J.Kitagawa: "Heterogenepus mixed-valence states in RPd_3S_4(R=Eu and Yb) viewed from thermopower, electrical resistivity and specific heat"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1630-1633 (2002)
• [Publications] F.Iga: "Evidence of a ferromagnetic transition in Yb_<1-x>La_xB_6(0【less than or equal】 x【less than or equal】0.006)"Phys. Rev. B. 65. 220408(R)1-220408(R)4 (2002)
• [Publications] T.Sasakawa: "Successive phase transition and energy-gap formation in CeRhAs"Phys. Rev. B. 66. 041103(R)1-041103(R)4 (2002)
• [Publications] K.Kato: "The metal-insulator transition in Y_<1-x>Ca_xTiO_3 caused by phase separation"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 2082-2085 (2002)
• [Publications] J.Kitagawa: "Effects of valence fluctuation and pseudogap formation on phonon thermal conductivity of Ce-based compounds with ε-TiNiSi-type structure"Phys. Rev. B. 66. 224304(1)-224304 (6) (2002)
• [Publications] Y.Nakamori: "Synthesis of the binary intermetallic superconductor MgB_2 under hydrogen pressure"J. Alloys and Compounds. 335. L21-L24 (2002)
• [Publications] P.Wang: "Hydrogen in mechanically prepared nanostructured h-BN : a critical comparison with that in nanostructured graphite"Appl. Phys. Lett.. 80. 318-321 (2002)
• [Publications] T.Fukunaga: "Structural observation of energy storage materials prepared by MA"Physica B. 311. 95-101 (2002)
• [Publications] H.Fujii: "Interstitial alloys as hard megnetic materials"J. Magn, Magn. Mat.. 242-245. 59-65 (2002)
• [Publications] H.Fujii: "Remarkable Hydrogen Storage, Structural and Optical Properties in Multi-layered Pd/Mg Thin Films"Mater. Trans.. 43. 2721-2727 (2002)
• [Publications] M.Sera: "Ce site substitution effects on the multipolar interactions in CeB_6"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. Suppl.52-Suppl.55 (2002)
• [Publications] S.Tsuji: "Rapid Suppression of the Metamagnetic Transition for H//<111> in NdB_6 by La Doping"J. Phys. Soc. Jpn.. 71・12. 2994-3002 (2002)
• [Publications] S.Kobayashi: "Kondo Effect in the Long-Range Antiferromagnetic Ordered State -Ce_xNd_<1-x>B_6-"J. Phys. Soc. Jpn.. 72・No.1. 25-28 (2002)
• [Publications] H.Tou: "DC-magnetization and ^1H-NMR studies of layred superconductor Li_<0.48>(THF)_<0.3>HfNCl"Physica B. 312-313. 155-156 (2002)
• [Publications] F.Nakamura: "From Mott insulator to ferromagnetic metal : a pressure study of Ca_2RuO_4"Phys. Review B. 65. 220402(R)1-220402(R)4 (2002)
• [Publications] J.Hori: "Correlation between superconductivity and in-plane resistivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1346-1352 (2002)
• [Publications] T.Takasaki: "Superconducting gap in polycrystalline MgB_2 studied by electron tunneling"Physica C. 378. 229-233 (2002)
• [Publications] J.Tamura-Okada: "Observation of pseudogap in α-Al_9Mn_<1.8>Si_2 by break-junction tunneling spectroscopy"J. Noncrys. Solids. 312. 513-516 (2002)
• [Publications] K.Shimada: "Direct observation of the Ce 4f states in the Kondo semiconductor CeRhAs and related compounds : a high-resolution resonant photoemission study"Phys. Rev. B. 66. 155202/1-155202/4 (2002)
• [Publications] K.Shimada: "High-resolution low-temperature photoemission spectroscopy at HiSOR linear undulator beamline"Surf. Rev. Lett.. 9. 529-534 (2002)
• [Publications] M.Arita: "High-resolution low-temperature photoemission spectroscopy at HiSOR helical undulator beamline"Surf. Rev. Lett.. 9. 535-539 (2002)
• [Publications] H.Sato: "Temperature-dependent high-resolution spectroscopy of YbMCu_4(M=In,Cd,Mg)"Surf. Rev. Lett.. 9. 1079-1083 (2002)
• [Publications] H.Sato: "X-dependent electrnic structure of YbXCu_4(X=In,Cd,Mg) investigated by high-resolution photoemission spectroscopy"J. Phys. : Condens. Matter. 14(7). 4445-4459 (2002)
• [Publications] F.Ishii: "First-principles calculation of spontaneous polarization and phase stability in NaNO_2"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 336-339 (2002)
• [Publications] T.Oguchi: "Cohesion in AlB_2-Type Diborides : A First-Principles Study"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1495-1500 (2002)
• [Publications] H.B.Huang: "Linear Dichroism in X-Ray Absorption and Orbital Ordering"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 3094-3095 (2002)
• [Publications] T.Jo: "On the Orbital Magnetic Moment of V Ion in Vanadium Perovskites"J. Phys. Soc. Jpn.. 72. 155-159 (2002)
• [Publications] G.Ghiringhelli: "3d spin-orbit photoemission spectrum of nonferromagnetic materials : The test cases of CoO and Cu"Phys. Rev. B. 66. 075101/1-075101/7 (2002)
• [Publications] H.Shimahara: "Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state and field-induced superconductivity in an organic superconductor"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1644-1647 (2002)
• [Publications] K.Yamada: "Rough Surface Effect on Meissner Diamagnetism In Normal-Layer of N-S Proximity contact System"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 293-299 (2002)
• [Publications] S.Higashitani: "Transverse Sound In Liquid-^3He-Aerogel System"Phys. Rev. Letters. 89. 215301/1-215301/4 (2002)