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論文

Magnetic boson peak in classical spin glasses

古府麻衣子; 河村聖子; 村井直樹; 石井梨恵子*; 平井大悟郎*; 有馬寛*; 舟越賢一*

Physical Review Research (Internet), 6(1), p.013006_1 - 013006_9, 2024/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013006

We revisited spin dynamics in archetypical classical spin glass systems, such as Cu $_{1-x}$ Mn $_{x}$ (, 0.034, and 0.067) dilute alloys and iron aluminosilicate glass using a modern neutron scattering spectrometer with high neutron flux. The former is crystalline, and the latter is amorphous, where their spin glass state is well separated from magnetically ordered phases. Bose-scaled localized magnetic excitations were observed in both compounds below the spin-freezing temperature ( $T_{rm f}$ ). The spectrum exhibits a maximum at low energy and a broad tail on the high-energy side. The excitation energy tends to be higher for the material with a higher $T_{rm f}$ . Above the $T_{rm f}$ , the spectrum considerably changes with temperature, thereby indicating the emergence of the magnetic relaxation process. The magnetic excitation in the spin glass state has much in common with the boson peak in structural glasses. We consider that the Bose-scaled broad excitation peak is an elementary excitation inherent in disordered systems.

論文

NpPdAlと関連物質の電子状態; 価数の変化に伴う重い電子系超伝導

目時直人

固体物理, 55(7), p.285 - 296, 2020/07

物質の電子状態を解明することは、「固体物理」の主要な研究テーマである。それは多極子や超伝導などの微視的な理解に欠かせない。希土類(4)やアクチノイド(5)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPdAlと関連物質の電子状態について述べる。

論文

Al-impurity-induced magnetic excitations in heavily over-doped La $_{1.7}$ Sr $_{0.3}$ Cu $_{0.95}$ Al $_{0.05}$ O $_{4}$

池内和彦*; 中島健次; 河村聖子; 梶本亮一; 脇本秀一; 鈴木謙介*; 藤田全基*

AIP Advances (Internet), 8(10), p.101318_1 - 101318_5, 2018/10

https://doi.org/10.1063/1.5043077

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Nanoscience & Nanotechnology)

中性子散乱実験により、Al不純物を導入した実効ホール濃度0.25の銅酸化物超伝導体、La $_{1.7}$ Sr $_{0.3}$ Cu $_{0.95}$ Al $_{0.05}$ O $_{4}$ の巨大単結晶について、磁気励起を測定した。

論文

Coexistence of antiferromagnetism and heavy-fermion superconductivity in CePt $_{3}$ Si studied by neutron scattering

金子耕士; 目時直人; Bernhoeft, N.*; 松田達磨; 芳賀芳範; 安田敬*; 竹内徹也*; 摂待力生*; 大貫惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.177 - 179, 2006/08

反転対称性のない重い電子系超伝導体の反強磁性構造と、磁場温度相図,結晶場励起、さらに単結晶試料を用いた超伝導及び常伝導状態における磁気励起の測定結果について報告する。測定された温度磁場領域において、反強磁性構造に変化はないが、磁場によって磁気モーメントが増加し、その偏曲点の位置が相図と一致することを明らかにした。また、反強磁性が超伝導状態で共存する初めてのCe4f電子系であることを明らかにした。反強磁性ベクトルごく近傍の狭い領域で重い電子状態に由来する準弾性散乱を観察し、スピン波と結合して分散を示すことを明らかにした。これはUPd $_{2}$ Al $_{3}$ などとも共通の現象であるが、磁気励起に超伝導温度で明瞭な変化は観察されなかったことが決定的に異なる。

論文

High energy magnetic excitations from the edge-sharing CuO chains in CaYCuO $_{10}$

松田雅昌; 加倉井和久; Yethiraj, M.*; 岡邦彦*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(5), p.1578 - 1581, 2005/05

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.1578

被引用回数：3 パーセンタイル：26.63(Physics, Multidisciplinary)

CaYCuO $_{10}$ は辺共有CuO鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的、鎖間で反強磁性的である。CaYCuO $_{10}$ において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるにしたがって磁気励起のピーク幅の増加が見られた。さらに、高エネルギー領域でもう一つのブロードな励起モードを観測した。これらは古典スピン波理論では説明不可能な新しい現象である。

論文

Magnetic excitations from the linear Heisenberg antiferromagnetic spin trimer system ACu(PO) (A=Ca, Sr, and Pb)

松田雅昌; 加倉井和久; Belik, A. A.*; 東正樹*; 高野幹夫*; 藤田全基*

Physical Review B, 71(14), p.144411_1 - 144411_5, 2005/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.144411

被引用回数：33 パーセンタイル：74.97(Materials Science, Multidisciplinary)

中性子散乱により直鎖トライマー系ACu(PO)(A=Ca, Sr, Pb)の磁気励起を測定した。励起スペクトルのエネルギー,Q,温度依存性の解析の結果、これらの物質は典型的なハイゼンベルグ反強磁性直鎖トライマー系であることを明らかにした。また、トライマー内の相互作用をACu(PO)(A=Ca, Sr, Pb)に対してそれぞれ9.39(4), 9.99(4), 9.07(4)meVと決定した。

論文

Effects of hole doping on magnetic ground and excited states in the edge-sharing CuO chains of Ca $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$

松田雅昌; 加倉井和久; 黒木章悟*; 工藤一貴*; 小池洋二*; 山口博隆*; 伊藤利充*; 岡邦彦*

Physical Review B, 71(10), p.104414_1 - 104414_8, 2005/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.104414

被引用回数：13 パーセンタイル：49.91(Materials Science, Multidisciplinary)

Ca $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ CuO $_{10}$ は辺共有CuO鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的、鎖間で反強磁性的である。CaYCuO $_{10}$ において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅の増加が見られた。また、この磁気励起の温度依存性,ホール濃度依存性について調べた結果、鎖に垂直方向の相互作用は温度上昇,ホールドープとともに減少するが、鎖方向の相互作用はほとんど変化しないことがわかった。さらに、高ホール濃度領域では、ホールの部分的秩序化を示唆する結果を得た。この結果から、高ホール濃度領域で見られるスピングラス的振る舞いの起源がフラストレーションによるものではなく、ホールの相分離により反強磁性クラスターができるためであることが明らかになった。

論文

Field-induced ferromagnetic correlation in the metamagnetic crossover in CeRuSi as studied by neutron scattering

佐藤真直*; 小池良浩*; 片野進; 目時直人; 門脇広明*; 河原崎修三*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(12), p.3418 - 3421, 2004/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.73.3418

被引用回数：20 パーセンタイル：68.51(Physics, Multidisciplinary)

常磁性重フェルミオン系化合物CeRuSiのc-軸方向に磁場をかけた場合の磁気励起を中性子散乱によって調べた。低温下0.4K,メタ磁性転移の磁場約7.7T近辺で、逆格子点(110)の近くにおいて0.4meVのエネルギーの準弾性的な励起が大きく増強することを発見した。この結果はメタ磁性が磁場誘起の強磁性相関を伴うことを示している。得られた実験結果は最近の準粒子バンドに基づいた理論的予想とよく合致する。

論文

Frustrating interactions and broadened magnetic excitations in the edge-sharing CuO $_{2}$ chains in La $_{5}$ Ca $_{9}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$

松田雅昌; 加倉井和久; Lorenzo, J. E.*; Regnault, L. P.*; Hiess, A.*; 白根元*

Physical Review B, 68(6), p.060406_1 - 060406_4, 2003/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.060406

被引用回数：21 パーセンタイル：68.18(Materials Science, Multidisciplinary)

量子磁性体La $_{5}$ Ca $_{9}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ の中性子非弾性散乱実験を行った。この物質はCuO $_{2}$ スピン鎖を有し、低温で反強磁性秩序(鎖内は強磁性的)を示す。結晶構造と磁気構造からは、相互作用は単純であると予想されるが、磁気励起の実験結果、まず一軸性の磁気異方性が大きいことがわかった。また、CuO $_{2}$ スピン鎖の鎖内,鎖間ともに相互作用は弱く(10K以下)、特に鎖内では相互作用が反強磁性的であり、さらに鎖内と鎖間の相互作用にはフラストレーションが働いていることがわかった。磁気励起の特徴として線幅が大きく広がっていることが挙げられるが、この原因としてフラストレーションと少量のホールによる無秩序化の効果が考えられる。このように、CuO $_{2}$ スピン鎖は磁気異方性とフラストレーションに由来した興味深い磁気的性質を示すことがわかった。

論文

Effects of "stripes" on the magnetic excitation spectra of La $_{1.48}$ Nd $_{0.4}$ Sr $_{0.12}$ CuO $_{4}$

伊藤雅典*; 安井幸夫*; 飯久保智*; 左右田稔*; 佐藤正俊*; 小林晃人*; 加倉井和久

Journal of the Physical Society of Japan, 72(7), p.1627 - 1630, 2003/07

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.1627

被引用回数：9 パーセンタイル：52.53(Physics, Multidisciplinary)

ストライプ秩序構造を示すLa $_{1.48}$ Nd $_{0.4}$ Sr $_{0.12}$ CuO $_{4}$ における磁気励起の波数及びエネルギー依存性が詳細に観測された。その結果この系では高温相においても「揺らいでいる電荷ストライプ」が磁気励起に影響を与えていることが示唆された。

論文

Neutron scattering study of magnetic ordering and excitations in the doped spin-gap system Tl(Cu $_{1-x}$ Mg $_{x}$ )Cl $_{3}$

大沢明; 藤澤真士*; 加倉井和久; 田中秀数*

Physical Review B, 67(18), p.184424_1 - 184424_8, 2003/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.184424

被引用回数：31 パーセンタイル：77.47(Materials Science, Multidisciplinary)

ドープされたスピンギャップ系Tl(Cu $_{0.97}$ Mg $_{0.03}$ )Cl $_{3}$ における不純物誘起反強磁性秩序での磁気構造及び磁気励起を調べるために中性子散乱実験を行った。その結果、T $_{N}$ =3.45K以下で磁気ブラッグ散乱を観測し、磁気構造を決定した。その結果、この磁気構造は母体物質であるTlCuCl $_{3}$ の磁場誘起秩序相の磁気構造と同じであることがわかった。またTlCuCl $_{3}$ と同様に三重項磁気励起を観測し、その磁気励起の分散関係を決定した。そして、スピンギャップに対応する最小エネルギー励起も観測した。またそのスピンギャップの温度変化を調べた結果、T $_{N}$ 以下で急激に増大する振る舞いが見られた。この結果はこの系において、不純物誘起反強磁性秩序とスピンギャップが共存しているのを強く主張している。

論文

Magnetic excitations in an itinerant 5 antiferromagnet UPt $_{2}$ Si $_{2}$

目時直人; 小池良浩; 芳賀芳範; Bernhoeft, N.*; Lander, G. H.*; 常盤欣文; 大貫惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2, Part2), p.979 - 982, 2003/02

http://www.actaphys.uj.edu.pl/_cur/store/vol34/pdf/v34p0979.pdf

局在5f電子系と信じられてきたウラン金属間化合物UPt $_{2}$ Si $_{2}$ 磁気励起を単結晶試料を用いて測定した。その結果、過去に多結晶試料を用いた70Kの測定で報告された結晶場励起は存在しないことが明らかになり、約30MeVの励起エネルギーまで広く連続的な磁気励起帯の存在を発見した。この事実はUPt $_{2}$ Si $_{2}$ がそれまで信じらていたようにその5f電子は局在的ではなく、遍歴的であることを意味している。非常に興味深いことに、反強磁性転移温度より低温でこの磁気励起にギャップが開く振る舞いが観察された。この磁気励起とギャップの起源について議論する。

論文

Neutron scattering experiment on U $_3{}$ Pd $_{20}$ Si $_{6}$ , 1; Crystal and magnetic structure

立岩尚之*; 目時直人; 小池良浩; 及川健一*; 木村憲彰*; 青木晴善*; 小松原武美*

Physica B; Condensed Matter, 312-313, p.891 - 893, 2002/03

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)01275-3

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Condensed Matter)

U $_3{}$ Pd $_{20}$ Si $_{6}$ は、局在的な5f電子状態の存在が、帯磁率のキュリー則,磁気転移点における弾性定数C44のソフト化によってその可能性が示されていた。この物質の中性子散乱実験によって、19Kでは8cサイトのウランが反強磁性転移を示し、2Kで4aサイトのウランが強磁性転移を示すことを明らかにした。また結晶場及びスピン波励起の観察から、局在5f電子状態を実験的に明らかにした。

論文

Magnetic excitations in the spin-gap system TlCuCl $_{3}$

大沢明*; 加藤徹也*; 田中秀数*; 加倉井和久; Mller, M.*; Mikeska, H.-J.*

Physical Review B, 65(9), p.094426_1 - 094426_7, 2002/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.094426

被引用回数：90 パーセンタイル：93.53(Materials Science, Multidisciplinary)

TlCuCl $_{3}$ は基底一重項を持ち0.65MeVの励起ギャップを示す系である。中性子非弾性散乱によりTlCuCl $_{3}$ における磁気励起を研究した。4方向の分散関係が決定され、そこから各々の相互作用が見積もられ、TlCuCl $_{3}$ が比較的強くカップルしたスピン・ダイマー系であることを明らかにした。

論文

Magnetic excitatioins in the edge-sharing CuO $_{2}$ chain

松田雅昌

Proceedings of Workshop on the Perspectives in Single Crystal Neutron Spectroscopy (SCNS 2002) (CD-ROM), 6 Pages, 2002/00

Ca $_{2+x}$ Y $_{2-x}$ Cu $_{5}$ O $_{10}$ は辺共有CuO $_{2}$ 鎖を有する物質であり、低温において反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的,鎖間で反強磁性的である。Ca $_{2}$ Y $_{2}$ Cu $_{5}$ O $_{10}$ において詳細な中性子非弾性散乱実験を行ったところ、鎖方向にはゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅の増加が見られるという古典スピン波理論では説明不可能な新しい現象を見いだした。さらに、この磁気励起の温度依存性,ホール濃度依存性について調べた。その結果、熱揺らぎによる磁気励起のピーク幅の増加は鎖方向,垂直方向どらちにも同様に見られるが、ホールドープによる乱れの効果は鎖方向に特に顕著に見られることがわかった。La $_{5}$ Ca $_{9}$ Cu $_{24}$ O $_{41}$ は上と同様の辺共有CuO $_{2}$ 鎖を有するが、鎖方向の磁気励起はゾーン中心付近でしか観測されなかった。これは上述のホールドープによる乱れか最近接と次近接相互作用間のフラストレーションに起因していると考えられる。

論文

Magnetic excitations in the quantum spin system NH $_{4}$ CuCl $_{3}$

大沢明; 小野俊雄*; 加倉井和久; 田中秀数*

Proceedings of Workshop on the Perspectives in Single Crystal Neutron Spectroscopy (SCNS 2002) (CD-ROM), 4 Pages, 2002/00

NH $_{4}$ CuCl $_{3}$ は結晶構造の特徴として、化学的ダイマーCu $_{2}$ Cl $_{6}$ がa軸方向に二重鎖を形成しており、飽和磁化の1/4と3/4のところに磁化プラトーを持つ物質である。今回われわれはこの物質の磁気励起を調べるために、中性子非弾性散乱の実験を行った。その結果、約1.5meVと約3meVのところに磁気励起を観測し、またそれぞれの磁気励起について分散関係を決定した。

論文

Magnetic excitations from the edge-sharing CuO $_{2}$ chains in Ca $_{2}$ Y $_{2}$ Cu $_{5}$ O $_{10}$

松田雅昌; 山口博隆*; 伊藤利充*; Le, C.*; 岡邦彦*; 水野義明*; 遠山貴巳*; 前川禎通*; 加倉井和久*

Physical Review B, 63(18), p.180403_1 - 180403_4, 2001/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.180403

被引用回数：25 パーセンタイル：74.95(Materials Science, Multidisciplinary)

Ca $_{2}$ Y $_{2}$ Cu $_{5}$ O $_{10}$ は辺共有CuO $_{2}$ 鎖を有する物質であり、29Kで反強磁性相転移を示す。スピン構造は鎖内で強磁性的、鎖間で反強磁性的である。このことから、この物質は1次元強磁性を研究するうえで重要な物質であると考えられる。今回、この化合物の単結晶を用いて中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、ゾーン中心では鋭い磁気励起が観測されるが、中心から離れるに従って磁気励起のピーク幅が増加することがわかった。この実験事実は、古典的スピン波理論では説明できず、量子効果が大きく関わっていることが予想される。この現象は1次元強磁性体における量子効果という点で新しく興味ある現象であり、今後、実験と理論の両面から研究が進展することが期待される。

論文

Superconducting energy gap observed in the magnetic excitation spectra of a heavy fermion superconductor UPd $_{2}$ Al $_{3}$

目時直人; 芳賀芳範; 小池良浩*; 大貫惇睦*

Physical Review Letters, 80(24), p.5417 - 5420, 1998/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.5417

被引用回数：98 パーセンタイル：92.56(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体UPd $_{2}$ Al $_{3}$ において超伝導転移温度T $_{c}$ 以下で反強磁性ピーク強度が1%減少することを観察した。これは磁気及び超伝導秩序パラメータの結合によって理解できる。同じ現象をUPt $_{3}$ やUNi $_{2}$ Al $_{3}$ においても観察し、これが重い電子系超伝導体において特徴的な現象であること、またピーク強度の減少と磁気モーメントの大きさに相関があることを明らかにした。さらにT $_{c}$ 以下で磁気励起スペクトルに0.4meVのギャップが生じることを発見した。このギャップは2k $_{B}$ T $_{c}$ に相当し、BCS理論の3.5k $_{B}$ T $_{c}$ よりも小さい。ギャップはT $_{c}$ 以下0から連続的に増加し、H $_{c2}$ 以上の磁場で消失する。これらの結果から超伝導ギャップであると結論した。重い電子系超伝導体の超伝導ギャップは本研究によって初めて観察された。ギャップの大きさは波数に依存し、この化合物の異方的ギャップを反映していると思われる。

論文

Magnetic excitations in TbZn

濱口由和; 別役広; 舩橋達

J.Magn.Magn.Mater., 15-18(PART.1), p.377 - 378, 1980/00

抄録なし

口頭

銅酸化物高温超伝導体におけるスピン格子相関

脇本秀一

no journal, ,

銅酸化物高温超伝導体であるLa $_{2-x}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$ では、砂時計型磁気励起の15meVと50meV付近でスピン揺らぎが増大する。このうち、50meVの増大については砂時計型磁気励起のくびれ部分に位置するため、状態密度の増加と考えられるが、15meVの増大はそお起源が不明である。特に15meV付近はフォノンが磁気励起を横切っており、両者の結合により磁気揺らぎが増大する可能性が考えられる。本研究ではMLFに設置されたチョッパー分光器四季を用いてフォノンとマグノンの詳細を測定した。その結果、15meVの磁気揺らぎの増大がフォノンとの結合に起因することを示唆する結果を得た。