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軟X線ARPESによるアクチノイド化合物ThSbのトポロジカル電子状態の観測

Observation of topological electronic structure of actinide compound ThSb via soft X-ray ARPES

角田 一樹   ; 藤森 伸一   ; 川崎 郁斗  ; 竹田 幸治   ; 山上 浩志; 黒田 健太*; 芳賀 芳範   

Sumida, Kazuki; Fujimori, Shinichi; Kawasaki, Ikuto; Takeda, Yukiharu; Yamagami, Hiroshi; Kuroda, Kenta*; Haga, Yoshinori

トポロジカル物質に現れる特異な電子状態は、強いスピン軌道相互作用によって生じるバンド反転に起源を持つ。そのため、強いスピン軌道相互作用を有する重元素化合物が、トポロジカル物質探索における恰好の舞台となり得る。近年、CeBiなどの希土類モノプニクタイドにおいて、バンド反転およびこれに付随する表面状態の存在が理論,実験の両面から報告されており、希土類化合物のトポロジカル相図が明らかになりつつある。同様の性質は、アクチノイド化合物においても発現することが容易に想像できる。しかし、アクチノイド化合物は放射性元素を含み、取り扱いが非常に困難であるため、実験的なトポロジカル物性探索はこれまでほとんど行われていないのが現状である。本研究では、CeBiと同様の結晶構造を有するThSb単結晶を作成し、電子状態を軟X線角度分解光電子分光および第一原理計算によって調べた。X点近傍でTh d軌道とSb p軌道からなるバンドがスピン軌道相互作用によってバンド反転を起こしていることが明らかとなった。また、より低エネルギーの励起光を使用することで、ディラック型の表面電子状態を実験的に捉えることにも成功した。

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