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論文

Polarization dependence of soft X-ray absorption spectroscopy on the heavy fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$

藤原秀紀*; 中谷泰博*; 荒谷秀和*; 金井惟奈*; 山神光平*; 濱本諭*; 木須孝幸*; 関山明*; 田中新*; 海老原孝雄*; et al.

New Physics; Sae Mulli, 73(12), p.1062 - 1066, 2023/12

https://doi.org/10.3938/NPSM.73.1062

We have performed soft X-ray absorption spectroscopy (XAS) on the heavy fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ to examine the local 4 electronic structure. The XAS spectra are qualitatively explained by ionic calculations, indicating a degree of localized character of the 4 states, while sizable -hybridization effects are also observed in the XAS spectra and those magnetic circular dichroism. In addition, the temperature dependence of linear dichroism in the XAS spectra indicates that the ground state symmetry is $_{7}$ , and the excited states with $_{6}$ symmetry is above 390 K.

論文

Impact of the ground-state 4 symmetry for anisotropic hybridization in the heavy-fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$

藤原秀紀*; 中谷泰博*; 荒谷秀和*; 金井惟奈*; 山神光平*; 濱本諭*; 木須孝幸*; 山崎篤志*; 東谷篤志*; 今田真*; et al.

Physical Review B, 108(16), p.165121_1 - 165121_10, 2023/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.165121

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the ground-state symmetry of the Ce 4 states in the heavy-fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ , yielding anisotropic hybridization between the Ce 4 states and conducting electrons. By analyzing linear dichroism in soft X-ray absorption and core-level hard X-ray photoemission spectra, the 4 symmetry is determined as -type $_{7}$ , promoting predominant hybridization with the conducting electrons originating from the Ge site. The band structures probed by soft X-ray angle-resolved photoemission indicates that the Ge 4 components contribute to the band renormalization through the anisotropic hybridization effects, suggesting that the control of the electronic structures of Ge orbital gives an impact to achieve the exotic phenomena in CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ .

論文

Nested antiferromagnetic spin fluctuations and non-Fermi-liquid behavior in electron-doped CeCo $_{1-x}$ Ni $_{x}$ In

酒井宏典; 徳永陽; 神戸振作; Zhu, J.-X.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; 小手川恒*; 藤秀樹*; 鈴木康平*; 大島佳樹*; et al.

Physical Review B, 106(23), p.235152_1 - 235152_8, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.235152

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

Ni置換系CeCo $_{1-x}$ NiInについて、核四重極共鳴と核磁気共鳴(NQR/NMR)を用いて調べた。 $T_{rm c}$ =2.3Kの超伝導転移gは、Ni置換によって徐々に下がってゆき、=0.25の時にゼロとなる。超格子を用いた密度関数計算によってNQRスペクトルの帰属を行い、スピン格子緩和率が一様に抑えられ、反強磁性スピン揺らぎがNi置換によって弱められることを明らかにした。=0.25のとき、 $(T_1T)^{-1}$ が、 $T_{rm g}$ =2Kで極大を示すことがわかった。このことは、遍歴電子の反強磁性スピン揺らぎがネスティングによって打ち消し合っているとして理解できる。

論文

Direct measurement of the evolution of magnetism and superconductivity toward the quantum critical point

髭本亘; 横山淳*; 伊藤孝; 鈴木泰雅*; Raymond, S.*; 柳瀬陽一*

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(49), p.e2209549119_1 - e2209549119_6, 2022/11

https://doi.org/10.1073/pnas.2209549119

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

量子臨界点近傍においては様々な量子状態が出現し得る。特に非通常型の超伝導の対形成には量子臨界揺らぎが重要な役割を担っているものと考えられている。本論文ではミュオンと中性子を用いて観測したCeCo(In $_{1-x}$ Zn)の超伝導状態について報告している。=0.03付近から超伝導状態において磁気秩序が発達する様子が観測され、量子相転移が起こっていることを示している。さらにその転移点において超伝導磁場侵入長の増大が見られており、これらの結果は量子臨界性と超伝導電子対形成の強い相関を示している。

論文

High-field phase diagram of the heavy-fermion metal CeIn; Pulsed-field NMR study on single crystals up to 56 T

徳永陽; Orlova, A.*; Bruyant, N.*; 青木大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 比嘉野乃花; et al.

Physical Review B, 99(8), p.085142_1 - 085142_5, 2019/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.085142

被引用回数：6 パーセンタイル：32.35(Materials Science, Multidisciplinary)

CeInは正方晶の結晶構造を持ち、圧力下で反強磁性秩序が抑えられ、同時にその近傍で超伝導が出現する代表的な重い電子系超伝導体の一つである。本研究ではパルス強磁場NMRを用いて、強磁場下で出現する磁場誘起量子臨界点近傍の電子状態の微視的研究を行った。その結果、45テスラ以上の磁場領域においても基本的な磁気構造には変化がないことが微視的観点から初めて確認された。

論文

Revising the 4 symmetry in CeCu $_{2}$ Ge $_{2}$ ; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷秀和*; 中谷泰博*; 藤原秀紀*; 川田萌樹*; 金井惟奈*; 山神光平*; 藤岡修平*; 濱本諭*; 久我健太郎*; 木須孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09

AA2018-0352.pdf:1.16MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.121113

被引用回数：5 パーセンタイル：25.53(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCuGe probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce ground states are determined as $|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$ with in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCuSi, we propose that the charge distribution along the -axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

Evidence for momentum-dependent heavy fermionic electronic structures; Soft X-ray ARPES for the superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ in the normal state

中谷泰博*; 荒谷秀和*; 藤原秀紀*; 森健雄*; 鶴田篤史*; 橘祥一*; 山口貴司*; 木須孝幸*; 山崎篤志*; 保井晃*; et al.

Physical Review B, 97(11), p.115160_1 - 115160_7, 2018/03

AA2018-0003.pdf:1.65MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.115160

被引用回数：5 パーセンタイル：25.53(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4-based strongly correlated system CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy. A comparison between the experimental three-dimensional quasiparticle dispersion of LaNi $_{2}$ Ge $_{2}$ and CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ has revealed that heavy fermionic electronic structures are seen in the region surrounding at a specific momentum. Furthermore, the wave vectors between the observed "heavy spots" are consistent with a result of neutron scattering reflecting magnetic correlations, which could be a trigger of the superconductivity in CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ .

論文

$^{238}$ U Mssbauer study of UPt $_{3}$

筒井智嗣; 中田正美; 那須三郎*; 芳賀芳範; 山本悦嗣; 木村憲彰*; 大貫惇睦

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 226-230(Part.1), p.87 - 88, 2001/05

重い電子系超伝導化合物UPt $_{3}$ について $^{238}$ Uメスバウア分光を行った。UPt $_{3}$ の超伝導転移温度は0.5Kであり、中性子散乱だけで5Kにおいて反強磁性秩序が観測されている。帯磁率は常磁性状態25K付近で極大を示し、UPd $_{2}$ Al $_{3}$ やURu $_{2}$ Si $_{2}$ 同様、その温度(Tx $_{max}$ )は重い電子の形成と相関があると考えられている。測定したすべての温度のスペクトルで磁気分裂と四極子分裂が観測された。スペクトルの温度変化はTx $_{max}$ 付近で最もシャープなスペクトルを示し、UPd $_{2}$ Al $_{3}$ やURu $_{2}$ Si $_{2}$ の実験結果とは異なった。しかしながら、常磁性状態で観測された内部磁場は磁気緩和によって生じたものであり、観測された磁気緩和は重い電子の形成過程との相関を示唆する。また、5Kでの反強磁性秩序に関しては、UBe $_{43}$ の $^{238}$ Uメスバウアー分光の結果から、2.8Kでは核位置に内部磁場を生じていることを示唆する。

論文

Neutron scattering studies on heavy fermion superconductors

目時直人

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.11 - 13, 2001/05

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変数の結合によって理解できる。同じ現象をUPt $_{3}$ ,URu $_{2}$ Si $_{2}$ ,及びUNi $_{2}$ Al $_{3}$ でも観察し、これが重い電子系超伝導体の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。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。これは2k $_{B}$ T $_{c}$ に相当し、BCS理論の3.5k $_{B}$ T $_{c}$ より小さい。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。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。より高エネルギーのスピン波励起(10k $_{B}$ T $_{c}$ )についてもT $_{c}$ 近傍で超伝導に関係する異常が観察された。またURu $_{2}$ Si $_{2}$ において圧力下で磁気モーメントが増大することを発見した。

論文

$^{238}$ U Mssbauer study on the magnetic properties of uranium-based heavy fermion superconductors

筒井智嗣; 中田正美; 那須三郎*; 芳賀芳範; 本間徹生; 山本悦嗣; 大國仁*; 大貫惇睦

Hyperfine Interactions, 126(1-4), p.335 - 340, 2000/07

https://doi.org/10.1023/A:1012626913681

被引用回数：6 パーセンタイル：37.96(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

重い電子系化合物の磁性核のメスバウアー分光による研究は、イッテルビウム(Yb)金属間化合物でかなり精力的に研究が行なわれてきた。しかしながら、ウラン金属間化合物、特に磁性や超伝導で興味深い物性を示す重い電子系超伝導体についてのウランのメスバウアー分光はこれまで行なわれたことがなかった。本研究では、ウランの重い電子系超伝導体であるUPd $_{2}$ Al $_{3}$ およびURu $_{2}$ Si $_{2}$ について $^{238}$ Uメスバウアー分光を行った。その結果、どちらの化合物においても反強磁性状態だけでなく、常磁性状態でも常磁性緩和による内部磁場が観測された。観測された温度は重い電子の形成に相関があると考えられる帯磁率が極大になる温度付近であることから、観測された常磁性緩和と重い電子の形成には密接な関係があると考えられる。

論文

$^{238}$ U Mssbauer spectrosopic study of UPd $_{2}$ Al $_{3}$ and URu $_{2}$ Si $_{2}$

筒井智嗣; 中田正美; 那須三郎*; 芳賀芳範; 本間徹生; 山本悦嗣; 大國仁*; 大貫惇睦

Physica B; Condensed Matter, 281-282, p.242 - 243, 2000/06

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)01080-7

被引用回数：3 パーセンタイル：22.12(Physics, Condensed Matter)

重い電子系超伝導化合物UPd $_{2}$ Al $_{3}$ 及びURu $_{2}$ Si $_{2}$ の $^{238}$ Uメスバウアー分光を行った。これらの化合物はこれまでの研究によりその磁性を超伝導はウランの5f電子が担っていることが明らかとなってきている。しかしながら、これらの化合物に関する微視的電子状態の研究(おもにNMR)ではウランの5f電子の状態を直接観測するような測定手法は行われていなかった。われわれはウランの5f電子の状態を直接知ることができる $^{238}$ Uメスバウアー分光を用いて、これらの物性、おもに磁性について調べてきた。その結果、常磁性状態で常磁性緩和による内部磁場が観測され、その観測される温度領域からこの常磁性緩和は重い電子の形成過程を関連する現象であると結論づけた。

論文

Neutron scattering studies on heavy fermion superconductors

目時直人; 小池良浩; 芳賀芳範; 山本悦嗣; 本間徹生; 大貫惇睦; 木村憲彰*; 前沢邦夫*

Physica B; Condensed Matter, 281-282, p.987 - 988, 2000/06

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)00905-9

被引用回数：1 パーセンタイル：8.59(Physics, Condensed Matter)

近年行った重い電子系超伝導体の中性子散乱実験による研究について、磁気及び超伝導秩序変数の結合、磁気励起に観察された超伝導ギャップ、そして弱反強磁性秩序の特異な性質に関して報告する。

論文

Neutron scattering studies on heavy-fermion superconductors

目時直人; 小池良浩; 芳賀芳範; 本間徹生; 佐藤真直; 大貫惇睦

Physica B; Condensed Matter, 280(1-4), p.362 - 367, 2000/05

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)01746-9

被引用回数：3 パーセンタイル：22.12(Physics, Condensed Matter)

近年行った重い電子系超伝導体の中性子散乱実験による研究について、磁気及び超伝導秩序変数の結合、磁気励起に観察された超電導ギャップ、そして弱反強磁性秩序の特異な性質に関して報告する。

論文

Interplay between magnetism and superconductivity in URu $_{2}$ Si $_{2}$ studied by neutron scattering experiments

本間徹生*; 芳賀芳範; 山本悦嗣; 目時直人; 小池良浩*; 大國仁*; 鈴木悟仁*; 大貫惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 68(2), p.338 - 341, 1999/02

https://doi.org/10.1143/JPSJ.68.338

被引用回数：27 パーセンタイル：87.37(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体URu $_{2}$ Si $_{2}$ における超伝導状態(T $_{c}$ ~1.3K)は、非常に小さな磁気モーメント( $_{ord}$ ~0.03 $_{B}$ /U)をもつ反強磁性秩序(T $_{N}$ =17.5K)と共存している。重い電子系超伝導体における超伝導の起源は、従来のBCS理論によるフォノンとは異なり磁気的な揺らぎがクーパー対形成にかかわっていると認識されている。そこでURu $_{2}$ Si $_{2}$ における磁性と超伝導の相関を明らかにするために、中性子散乱実験による磁気散乱の研究を行った。その結果、純良単結晶試料において磁気弾性散乱(100)のピーク強度が超伝導転移点T $_{c}$ 以下で減少することを見いだした。これは、URu $_{2}$ Si $_{2}$ において磁性と超伝導のオーダーパラメータが結合していることを示す直接的な証拠である。この超伝導転移に伴う磁気散乱の異常は、磁性と超伝導が共存している他のウラン化合物超電導体においても観測されており、重い電子系ウラン化合物超電導体に共通した性質であることが明らかとなった。

論文

Neutron scattering study on heavy fermion superconductors

目時直人; 小池良浩*; 芳賀芳範; 大貫惇睦*

Physica B; Condensed Matter, 259-261, p.660 - 661, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(98)00881-3

被引用回数：2 パーセンタイル：16.46(Physics, Condensed Matter)

われわれの最近の研究から重い電子系超伝導体UPd $_{2}$ Al $_{3}$ の磁気励起スペクトルに超伝導ギャップが出現することを発見した。今までの実験では反強磁性ブラッグ点近傍のみに磁気励起が観察されていた。今回装置の感度を上げ、より広い波数領域にまで測定範囲を広げたところ、UPd $_{2}$ Al $_{3}$ の磁気秩序とは異なる反強磁性モード(0.5 0 0.5)においても超伝導転移にともなってギャップを示すことを発見した。

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

Interplay between magnetism and superconductivity in a heavy fermion superconductor UPd $_{2}$ Al $_{3}$

小池良浩*; 目時直人; 芳賀芳範; 大貫惇睦*; 森井幸生

Physica B; Condensed Matter, 241-243, p.823 - 825, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(97)00868-5

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

重い電子系超伝導体UPd $_{2}$ Al $_{3}$ の反強磁性秩序と超伝導の相関を調べるために中性子散乱実験を行った。その結果(000.5)(100.5)及び(001.5)反強磁性ピークの強度が超伝導転移温度T $_{c}$ 以下で1%減少することを観察した。これは磁気及び超伝導秩序変数の結合によって理解できる。一方(001)核散乱ピークは温度変化を示さなかった。そのため観察された磁気ピーク強度の減少は超伝導転移に伴う微小な結晶のひずみや、中性子吸収断面積の変化等によるものではなく、磁気モーメントの減少によることが明らかになった。さらに中性子非弾性散乱実験の結果、反強磁性ブラッグ点ではT $_{c}$ 以下で超伝導ギャップが観察された。ギャップによる非弾性散乱ピークの積分強度はブラッグピークのそれに比例し、しかも(001)ではなんらシグナルは観察されなかったことから、この非弾性散乱ピークが磁気的な起源を持ち、反強磁性秩序と同じ対称性を持つ揺らぎによることが明らかになった。

論文

Long-range antiferromagnetic spin correlation below 50mK in a heavy fermion superconductor UPt $_{3}$

小池良浩*; 目時直人; 木村憲彰*; 芳賀芳範; 山本悦嗣; 大貫惇睦*; 前沢邦彦*

Physics of Strongly Correlated Electron Systems (JJAP Series 11), p.44 - 46, 1998/00

重い電子系超伝導体UPt $_{3}$ は、5K以下で0.02 $_{B}$ /Uのモーメントを持つ反強磁性秩序を示すことが、中性子散乱実験によって観察されている。一方、NMRや比熱ではこの磁気転移に伴う異常は観察されておらず、この磁気秩序は通常の静的な秩序ではなく揺らいだ状態と考えられている。また、約18mKで比熱と熱膨張率に異常が観察され、磁気転移の可能性が示唆されている。そこで、UPt $_{3}$ の低温における磁気秩序について調べるために中性子散乱実験を行った。その結果、570mKで幅の広いピークが、50mK付近から徐々に狭くなり、20mKでほぼresolution-limitの幅のピークになった。これは超低温での長距離秩序の可能性を示している。570mKでのスピン相関長は約430であり、以前からの報告と一致する。さらに、より高品質の試料について測定を行った結果でも同様な線幅の減少が見られたが、高温(0.5K以上)でのスピン相関長は約700で、高品質の試料ほど相関長が長くなることが明らかになった。

口頭

中性子散乱で見る重い電子系超伝導体の磁気的応答

金子耕士

no journal, ,

中性子散乱は、磁性研究を行う上で有益なプローブである。さらに強い透過能力と、弱い相互作用から、希釈冷凍機等の極限環境下での研究が容易に可能であることから、エネルギースケールの小さい強相関f電子系の研究ツールとして、唯一無二の有用性を持つ。今回、超伝導と長距離磁気秩序が共存する稀な物質である、空間反転対称性を持たないCePtSiを例にとり、中性子散乱による研究成果を報告する。

口頭

Microscopic aspects of electronic inhomogeneity and anisotropic spin fluctuations near antiferromagnetic quantum critical point

酒井宏典

no journal, ,

圧力や外部磁場、化学的置換により制御される量子臨界性は、重い電子系超伝導体と重要な関連性をもっている。系統的NMR研究により、XY型反強磁性スピン揺らぎがd波超伝導を安定化させることなどを明らかにしてきた。最近、圧力下においてCeRhSiにおけるスピン揺らぎの異方性を調べた。さらに量子臨界金属として有名なCeCoInにおける化学置換効果についても議論する。