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論文

Low-energy spin fluctuations in CuCrO$$_{2}$$ and Cu$$_{0.85}$$Ag$$_{0.15}$$CrO$$_{2}$$ studied by inelastic neutron scattering

梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014018_1 - 014018_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014018

Two-dimensional triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHA) is one of the simplest examples of the geometrical frustration, where nontrivial spin states are expected due to the frustration. CuCrO$$_{2}$$ is one of the TLHAs where the $$S$$ = 3/2 spins of Cr$$^{3+}$$ ions form the triangular-lattice. The spins show a three-dimensional ordering with a proper screw structure below $$T_N$$ = 24 K. To find nontrivial spin fluctuations in addition to the conventional spin wave, we have studied the magnetic excitations by inelastic neutron scattering using the chopper spectrometer AMATERAS at J-PARC. We found that the excitation spectrum shows an additional diffusive quasielastic component at temperatures ($$T$$'s) slightly below $$T_N$$ and $$T > T_N$$. This diffuse scattering shows the different $$T$$ dependence from that of the spin wave excitations, as well as a characteristic $$Q$$ dependence. We argue the origin of the diffuse scattering in terms of the $$Z_2$$-vortex and spin molecules.

論文

Ground state of $$S$$=1 zigzag spin-orbital chain

大西 弘明

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014025_1 - 014025_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014025

We investigate ground-state properties of a $$t_{rm 2g}$$-orbital Hubbard model on a zigzag chain, by exploiting numerical techniques. The electron number per site is set to be two, leading to a local $$S$$=1 state. That is, the system is a Haldane system with active orbital degrees of freedom. We assume that the $$t_{rm 2g}$$ level is split into the $$a_{rm 1g}$$ ($$xy$$) and $$e_{rm g}$$ ($$yz,zx$$) levels due to the tetragonal crystalline electric field effect. With varying the level splitting, we observe a quantum phase transition that accompanies the change of the orbital state. We will report the detailed ground-state phase diagram and discuss the spin and orbital states. We will also discuss possible relevance of the obtained results to real compounds such as CaV$$_{2}$$O$$_{4}$$.

論文

Anomalous quantum magnetization behaviors of the kagome and triangular lattice antiferromagnets

中野 博生*; 坂井 徹

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014003_1 - 014003_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014003

S=1/2カゴメ格子反強磁性体と三角格子反強磁性体の磁化過程を研究した。その結果、カゴメ格子反強磁性体では、磁化3分の1のところに、従来の磁化プラトーとは異なる磁化ランプと呼ばれる新しい現象が起きることがわかった。このランプとプラトーの違いを明らかにするため、パラメータ空間に通常の三角格子とカゴメ格子をともに含む一般化された三角格子を導入し、磁化3分の1の基底状態について調べた。その結果、三角格子とカゴメ格子の間で量子相転移が起きることが判明した。

論文

Electronic states in antiferromagnetic compound URhIn$$_5$$ investigated by de Haas-van Alphen effect and high pressure resistivity measurements

松本 裕司; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 木村 憲彰*; 青木 晴善*; Fisk, Z.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011097_1 - 011097_5, 2014/06

Single crystal samples of a new uranium compound URhIn$$_5$$ with the well-known tetragonal HoCoGa$$_5$$-type structure have been grown by the indium flux method. Although this compound is isostructural to a Ga-analogue URhGa$$_5$$, the unit cell volume is significantly larger in URhIn$$_5$$. In contrast to non-magnetic behavior in the isostructural URhGa$$_5$$, URhIn$$_5$$ has a magnetic ground state with a magnetic transition at 98 K, indicating a drastic difference in electronic states between these compounds.

論文

Field-induced order in heavy-fermion compound YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$

金子 耕士; Raymond, S.*; Ressouche, E.*; Lapertot, G.*; 竹内 徹也*; 広瀬 雄介*; 本多 史憲*; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011061_1 - 011061_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011061

YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$ has a heavy-fermion ground state with an enormously large Sommerfeld coefficient of 8 J/molK$$^2$$, and that is sensitive to external fields. Whereas pressure induces antiferromagnetic order, magnetic field induces metamagnetic transitions around 0.5 T, and new ordered state appears above 6 T for $$B{parallel}{langle}111{rangle}$$. In order to get insights into electronic states and its magnetic field response, neutron scattering experiments on single crystalline samples were carried. In a field-induced phase, magnetic reflections were successfully observed, which has a different propagation vector to that of pressure induced phase. Inelastic neutron scattering probes a crystal-field excitation at a low excitation energy which overlaps to quasielastic response. The results suggest degenerated energy scale, and that leads to variety of external response in YbCo$$_2$$Zn$$_{20}$$.

論文

Theoretical study of electronic states and excitation spectra in Ni-substituted cuprates

筒井 健二; 遠山 貴己*; 前川 禎通

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.017008_1 - 017008_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.017008

銅酸化物高温超伝導物質における不純物置換効果の研究がこれまで世界中で数多く研究されている。Ni不純物置換に対してキャリアがNi不純物近傍へ局在化するといった興味深い現象が実験及び理論的研究により明らかになってきている。本研究ではクラスター計算によって、不純物濃度に比べてホール濃度が高い場合の電子状態を議論し、共鳴非弾性X線散乱スペクトルの予見を行った。

論文

Local structural analysis by using atomic pair distribution function on mixed valence compound LiMn$$_2$$O$$_4$$

樹神 克明; 井川 直樹; 社本 真一; 池田 一貴*; 大下 英敏*; 金子 直勝*; 大友 季哉*; 鈴谷 賢太郎; 星川 晃範*; 石垣 徹*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.013012_1 - 013012_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.013012

LiMn$$_2$$O$$_4$$ has a cubic spinel structure with a single Mn site whose valence is +3.5. Below about 260 K, the compound exhibits a charge ordering and has inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4. However, even in the cubic phase without the charge ordering, temperature dependence of the electrical conductivity is non-metallic. We have performed PDF (atomic pair distribution function) analysis on powder neutron diffraction data of LiMn$$_2$$O$$_4$$ obtained above 300 K where the compound has cubic structure. The local structure determined by PDF analysis has an orthorhombic lattice distortion and includes the inequivalent Mn sites with valences of +3 and +4 up to, at least, about 450 K. These results indicate that valence electrons are localized at Mn sites with short range periodicity, resulting in the non-metallic electrical conductivity. It can be regarded as a glass state of valence electrons whereas a charge ordering can be regarded as a crystallization of valence electrons.

論文

Angle resolved photoelectron spectroscopy study of heavy fermion superconductor UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$

藤森 伸一; 川崎 郁斗*; 保井 晃*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011072_1 - 011072_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011072

この講演では、軟X線放射光を利用した角度分解光電子分光実験の結果についてレビューをする。特に強磁性と超伝導が共存するURhGe及び反強磁性と超伝導が共存するURhGeに対する結果について、バンド計算との比較を行って、これらの化合物におけるU 5f電子状態について議論する。

論文

Drastic change in ferromagnetic ground state associated with pressure-induced metal-insulator transition in $$beta$$-US$$_2$$

立岩 尚之; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; Fisk, Z.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011086_1 - 011086_7, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011086

$$beta$$-US$$_2$$は常圧で非磁性の半導体である。圧力を加えると、0.5GPaで非常に弱い強磁性状態が誘起される。この強磁性状態は「誘起磁性」状態と理解される。本研究では、$$beta$$-US$$_2$$の高圧下磁化測定を絶縁体金属転移する5GPaを越え行った。金属状態へと転移すると、自発磁化の値は、0.04から0.4$${mu}_{rm B}$$/Uへと増大する。強磁性状態は、伝導キャリアの増大とともに安定化すると思われる。

論文

Ferromagnetic states in the periodic Anderson model

久保 勝規

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011023_1 - 011023_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011023

We study ferromagnetic states in the periodic Anderson model by using the Gutzwiller method. We find three ferromagnetic states: a weakly polarized state, a half-metallic state, and a ferromagnetic state with an almost completely polarized f-electron state. Between these ferromagnetic states, the structure of the Fermi surface is different. In the paramagnetic state, a large Fermi-surface is realized. The topology of the Fermi surface in the weakly polarized state is the same as in the paramagnetic state. In the half-metallic state, the Fermi surface for the majority spin disappears. In the ferromagnetic state with large f-electron polarization, a small Fermi-surface is realized. Then, the phase transitions between these ferromagnetic states accompany change in the Fermi-surface topology, called Lifshitz transitions.

論文

X-ray magnetic circular dichroism study of Ce$$_{0.5}$$Gd$$_{0.5}$$Ni

岡根 哲夫; 竹田 幸治; 矢野 一雄*; 藤森 淳; 山上 浩志; 西村 克彦*; 石川 義和*; 佐藤 清雄*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011028_1 - 011028_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011028

(Ce$$_{x}$$Gd$$_{1-x}$$)Ni is an interesting material to study the magnetic properties of Ce 4$$f$$ electrons under the strong influence of other magnetic elements. Previous soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of Ce$$_{0.2}$$Gd$$_{0.8}$$Ni at the Gd $$M_{4,5}$$, Ni $$L_{2,3}$$, and Ce $$M_{4,5}$$ absorption edges has revealed that, while the Gd 4$$f$$ and Ni 3$$d$$ magnetic moments show a saturation at around 2 T, the Ce 4$$f$$ magnetic moment takes a maximum at around 2 T and then shows a linear decrease with magnetic, which can be interpreted as a spin flip behavior. Present study provides the results of similar XMCD study for Ce$$_{0.5}$$Gd$$_{0.5}$$Ni to investigate the stoichiometry dependence of the magnetic properties of Gd 4$$f$$, Ni 3$$d$$, and Ce 4$$f$$ electrons, especially focusing on the spin flip behavior of Ce 4$$f$$ electrons.

論文

Spin polarized neutron scattering study on metal-insulator crossover in uranium dichalcogenide $$beta$$-US$$_{2}$$

目時 直人; 酒井 宏典; 鈴木 通人; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.013011_1 - 013011_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.013011

ウランカルコゲナイドの金属からモット絶縁体までの多様な物性は多くの興味を集めている。中でもダイカルコゲナイド化合物はカルコゲンや外場(磁場・圧力)によって金属-非金属の変化を示すために興味を持たれている。この講演では、最近の中性子散乱実験の結果と5$$f$$電子の性格がこの物質の物性に関与している点を示すとともに、電子構造との関連性について議論する。

論文

Analysis of magnetization behavior in magnetic semiconductor $$beta$$-US$$_{2}$$

山本 悦嗣; 立岩 尚之; 芳賀 芳範; 池田 修悟*; 酒井 宏典; 大貫 惇睦; Fisk, Z.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011095_1 - 011095_4, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011095

$$beta$$-US$$_2$$ is a paramagnetic semiconductor. Chemical substitution of the sulfur site or application of hydrostatic pressure induces ferromagnetic ordering, indicating that $$beta$$-US$$_2$$ is located near the ferromagnetic instability. Application of magnetic field leads to a huge negative magnetoresistance in $$beta$$-US$$_2$$ and this behavior is discussed based on the magnetic polaron. In the present study, we study the magnetic, transport and thermal properties of $$beta$$-US$$_2$$ in detail to clarify the anomalous behavior. Magnetization measurements at low temperature can roughly be explained by a ferromagnetic cluster behavior where the number of the cluster is equal to the number of carrier estimated from Hall effect measurements, consistent with the magnetic polaron model.

論文

Hybrid density functional study on plutonium dioxide

中村 博樹; 町田 昌彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.017034_1 - 017034_4, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.017034

核燃料開発においては、より精密で信頼性の高い物性値を計算可能とする数値シミュレーション技術の開発が求められている。本発表では上記課題に対して、第一原理計算手法の一つであるハイブリッド密度汎関数法に基づく、二酸化プルトニウムの物性値評価の結果を報告する。なお、課題解決にあたっては、ハイブリッド法を採用することにより、従来、強相関効果を取り入れた手法でしか再現できなかった電子状態を得ることに成功した。この解決により、二酸化プルトニウムを含む酸化物核燃料の物性評価をより精度よく推算できるようになることが期待される。

論文

Inhomogeneity effects in topological superconductors

永井 佑紀; 中村 博樹; 町田 昌彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.015013_1 - 015013_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.015013

トポロジカル絶縁体と呼ばれる端のみで電流を運ぶ熱電変換効率の高いと予想される物質群が、原子力分野をはじめとして、さまざまな産業への応用も期待され盛んに研究されている。一方、トポロジカル絶縁体BiSeに銅を導入することによって作製された超伝導体CuxBiSeは、端のみで電流を流すという特異な物性を持ち、かつ超伝導ともなるため、従来にない新しいデバイスとして期待されており、その物性の詳細を明らかにすることが求められている。本講演では、以前構築に成功したトポロジカル超伝導体の有効理論をさらに発展させることにより、表面の効果を扱えるようになったことを報告する。具体的には、トポロジカル絶縁体の表面に生成される表面束縛状態の情報を用いて、それが超伝導となったときに物性にどのような影響を与えるかを記述する方程式を導出した。

論文

Ferromagnetism in multi-orbital Fermi gas loaded on a one-dimensional optical lattice

小林 恵太; 奥村 雅彦; 太田 幸宏*; 山田 進; 町田 昌彦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.016006_1 - 016006_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.016006

光学格子中の冷却原子気体では固体中の電子状態と同様の状態を作り出すことができることから、量子物性のシミュレーターとして注目されている。近年では多軌道を持った光学格子中の原子気体が実現しており、遷移金属などが示すさまざまな強相関電子物性を光学格子中で実現することが可能になると考えられている。本発表では多軌道を持つフェルミ原子気体が示す強磁性状態に対し、密度行列繰り込み群法を用いた解析を行った。得られた結果として、原子が金属的な状況にある場合に強磁性が発言することを示した。また、Haldane相と強磁性相が共存して現れることも明らかにした。強磁性相はHaldane相のedge状態と結合して現れ、強磁性自体がedge状態と同様の特性を持つという興味深い結果を得ることができた。

論文

Spin-spin correlation enhanced by impurities in a frustrated two-leg spin ladder

杉本 貴則*; 森 道康; 遠山 貴己*; 前川 禎通

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014016_1 - 014016_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014016

We theoretically study a spin-spin correlation enhanced by non-magnetic impurities in a frustrated two-leg spin ladder. The frustration is introduced by the next-nearest-neighbor antiferromagnetic interaction in the leg direction in the antiferromagnetic two-leg spin ladder. The spin-spin correlation function around impurity site is calculated by the density-matrix renormalization-group method. We find that the spin-spin correlation is enhanced around impurity site with the wavenumber reflecting the frustration. As increasing the frustration, the wavenumber is shifted from commensurate to incommensurate. We discuss several experimental results on BiCu$$_{2}$$PO$$_{6}$$ in the light of our theory.

論文

Weak ferromagnetic ordering disordered by Rh$$^{3+}$$ ions for LaCo$$_{0.8}$$Rh$$_{0.2}$$O$$_{3}$$

浅井 晋一郎*; 岡崎 竜二*; 寺崎 一郎*; 安井 幸夫*; 井川 直樹; 加倉井 和久

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014034_1 - 014034_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014034

LaCoO$$_{3}$$中のCo$$_{3+}$$の一部をRh$$^{3+}$$で置換した強磁性物質LaCo$$_{0.8}$$Rh$$_{0.2}$$O$$_{3}$$について、Rh$$^{3+}$$によるオーダーリング効果を中性子散乱実験で調べた。Co(Rh)サイトにおける磁気モーメントは0.4$$pm$$0.2$$mu$$$$_{B}$$であり、これは本物質の飽和磁化結果と良い一致を示した。本研究から、本物質の強磁性オーダーリングは、Rh$$^{3+}$$イオンによって短距離域にて無秩序化することが明らかになった。

論文

Valence state in Ce-based heavy fermion compounds at high magnetic fields

松田 康弘*; Her, J.-L.*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 海老原 孝雄*; 網塚 浩*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011044_1 - 011044_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011044

CeRh$$_2$$Si$$_2$$の放射光X線吸収実験を32Tまでのパルス強磁場下で行った。Ceの価数は5Kで3+よりわずかに大きく、20T以上の磁場印加に伴い減少する。磁場誘起の価数変化は磁化過程のメタ磁性転移に対応している。この現象は我々の以前に行ったCeRu$$_2$$Si$$_2$$の結果に似ており、Ce系重い電子系化合物に共通の現象と思われる。

論文

Multipole order and fluctuation in Ce$$_{0.7}$$La$$_{0.3}$$B$$_6$$ studied by resonant X-ray diffraction

松村 武*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 大坪 亨*; 谷田 博司*; 伊賀 文俊*; 世良 正文*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014008_1 - 014008_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.014008

Ce$$_{0.7}$$La$$_{0.3}$$B$$_6$$の1.5K以下の$$T_{beta}$$型反強八極子秩序相(AFO)を磁場中共鳴X線回折法で研究し、AFO相の磁場誘起の多極子を同定した。$$Gamma_8$$ 4重項結晶場基底状態における$$T_{beta}$$型AFO相に対する平均場近似では、$$O_{22}$$と$$O_{20}$$が最も誘起される反強四極子と予想される。しかし、この予想に反して、主な誘起モーメントは$$O_{xy}$$型反強四極子と分かった。

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