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論文

Analysis of resonant inelastic X-ray scattering at the $$K$$ edge in NiO

高橋 学*; 五十嵐 潤一*; 野村 拓司

Physical Review B, 75(23), p.235113_1 - 235113_9, 2007/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:36.19(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性体NiOのNi$$K$$吸収端における共鳴非弾性X線散乱スペクトルの理論解析を行った。反強磁性基底状態をHartree-Fock近似で求め、内殻正孔によるポテンシャルをBorn近似で扱い、電子相関の効果を乱雑位相近似で扱った。結果として実験結果で得られているスペクトル形状とその光子波数変化依存性が定量的に説明される。

論文

遷移金属化合物における共鳴非弾性X線散乱の理論

野村 拓司; 五十嵐 潤一*; 高橋 学*

放射光, 20(3), p.171 - 179, 2007/05

最近、高輝度放射光を利用することにより、遷移金属化合物などのいわゆる相関の強い電子系における電子励起スペクトルが観測されている。特に、硬X線領域での遷移金属$$K$$吸収端における共鳴非弾性X線散乱(RIXS)実験により、光子の波数変化に依存した励起スペクトルが観測されている。本稿では、最近著者たちによって作られたRIXSの微視的理論を解説する。そこでは、散乱スペクトルが遷移金属$$d$$電子の動的密度相関関数に関係付けられることが重要である。幾つかの遷移金属酸化物で観測されているスペクトルの形状及びその波数依存性が半定量的に説明される。

論文

Design of thick septa magnets based on 3D field calculation for the 3 GeV rapid cycling synchrotron of J-PARC

渡辺 真朗; 入江 吉郎; 神谷 潤一郎; 島田 太平; 高柳 智弘; 藤森 寛*; 五十嵐 進*; 川久保 忠通*; 中山 久義*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.1350 - 1353, 2006/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.99(Engineering, Electrical & Electronic)

J-PARC 3GeV RCSの入出射用セプタム電磁石は7台あり、入射に2台、廃棄ラインに2台、出射に3台用いられる。セプタム電磁石には全て機械的安定性のため、DC電流で動作するよう設計している。また、真空システムへの冷却水のリークによるアクシデント等を避けるため、真空外(air region)で動作される。われわれは3次元静磁場計算コードTOSCAを用い、セプタム電磁石を設計している。このプレゼンテーションでは磁場計算の結果について議論する。

論文

Analysis of resonant inelastic X-ray scattering in La$$_2$$CuO$$_4$$

野村 拓司; 五十嵐 潤一*

Physical Review B, 71(3), p.035110_1 - 035110_5, 2005/01

 被引用回数:44 パーセンタイル:16.73(Materials Science, Multidisciplinary)

銅酸化物高温超伝導体の母物質であるLa$$_2$$CuO$$_4$$における共鳴非弾性X線散乱の実験結果を理論的に解析した。平均場近似で基底状態を記述し、励起過程を乱雑位相近似で扱った。実験ではスペクトルの形状に光子の運動量移行への強い依存性が得られているが、これらを定量的に説明することに成功した。

論文

Anisotropy of resonant inelastic X-ray scattering at the $$K$$ edge of Si; Theoretical analysis

西川 裕規; 薄田 学; 五十嵐 潤一*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(11), p.3171 - 3176, 2004/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:72.31(Physics, Multidisciplinary)

シリコンのK吸収端での共鳴非弾性X線散乱を、移行運動量,入射光エネルギー,入射光偏光を変化させて理論的に研究した。シリコンのK吸収端での共鳴非弾性X線散乱の異方性の存在を確認し、シリコンのK吸収端での共鳴非弾性X線散乱の実験結果に定量的な説明を提供した。シリコンのK吸収端での共鳴非弾性X線散乱のスペクトルの形状の含意を明らかにした。その結果、シリコンのK吸収端での共鳴非弾性X線散乱は、シリコンの価電子バンドの分散を反映して異方性を持つことが理論的に確認できた。またシリコンの内殻寿命幅は、異方性を持つにはかろうじて小さいが、スペクトルから価電子バンドの分散を決めるには大きいことがわかった。シリコン等の半導体,バンド絶縁体の共鳴非弾性X線散乱のスペクトルが異方性を持つための条件は、中間状態での寿命と伝導電子バンドの底の構造で決まることを提示し、一般的に半導体,バンド絶縁体の共鳴非弾性X線散乱のスペクトルが異方性を持つことは困難な傾向にあることがわかった。

論文

Theoretical study on resonant inelastic X-ray scattering in quasi-one-dimensional cuprates

野村 拓司; 五十嵐 潤一*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(7), p.1677 - 1680, 2004/07

 被引用回数:26 パーセンタイル:24.64(Physics, Multidisciplinary)

擬1次元銅酸化物におけるCu1$$s$$-4$$p$$共鳴吸収に伴う非弾性X線散乱を理論的に解析した。おもにスペクトル形状の強い運動量変化依存性に焦点を当てて議論を行った。反強磁性的基底状態を平均場近似で記述し、そこからの電子励起を乱雑位相近似で扱った。電子相関を摂動的に考慮することにより、実験結果と半定量的に一致したスペクトルの運動量変化依存性が得られることを示した。

論文

Magnetic resonant X-ray scattering at the Ga $$K$$ edge in UGa$$_3$$; A Band theoretical approach

薄田 学; 五十嵐 潤一*; 小玉 祥生*

Physical Review B, 69(22), p.224402_1 - 224402_5, 2004/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:33.36(Materials Science, Multidisciplinary)

UGa$$_3$$のGa-$$K$$吸収端における磁気共鳴X線散乱スペクトルを、局所密度近似によるバンド計算に基づいて理論解析した。その結果、Ga$$4p$$バンドの軌道分極が起源となって磁気共鳴散乱スペクトルが得られることがわかった。そのGa$$4p$$バンドの軌道分極は、隣接するUサイトの$$5f$$バンドの大きな軌道分極によって誘起されたものであり、したがって、Ga-$$K$$吸収端における磁気共鳴散乱スペクトルは隣接Uサイトの軌道分極と密接に関係していると言える。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering at the K edge of Ge

西川 裕規; 薄田 学; 五十嵐 潤一*; 小路 博信*; 岩住 俊明*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(4), p.970 - 975, 2004/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:57.09(Physics, Multidisciplinary)

GeのK吸収端のエネルギーは硬X線領域に属する。したがってGeの電子系と電磁場の間での運動量移行は無視できなくなる。そこで共鳴X線非弾性散乱スペクトルの散乱ベクトル依存性の有無が興味の対象となる。以上述べたことを動機としてGeのK吸収端での共鳴X線非弾性散乱の実験とその理論解析を行った。結果として実験結果と理論解析はよい一致を示した。またGeの場合、共鳴X線非弾性散乱スペクトルの散乱ベクトル依存性はほとんど無いことが実験,理論的に確認された。これは内殻電子の寿命幅がGeの伝導バンド幅と等しいことによって共鳴X線非弾性散乱スペクトルが価電子バンドのp電子の状態密度の重ね合わせで書けるという事由によることが理論的にわかった。一般的に言って、硬X線領域での共鳴X線非弾性散乱の実験で価電子バンドの分散を決定するのは難しいと結論した。

論文

Cooperative Jahn-Teller effect on the X-ray diffraction spectra in DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$

長尾 辰哉*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 345(1-4), p.70 - 73, 2004/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.3(Physics, Condensed Matter)

DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$の共鳴X線散乱に及ぼす格子歪みの効果を調べるため、低エネルギー準位を記述する結晶場ハミルトニアンを研究した。4重に縮退した基底状態を用いて、絶対零度での協力的ヤーンテラー効果を解析した。ボロンと炭素原子から構成されるシートがある種のバックリングした状態がエネルギー的に有利な状態であることを見いだした。この事実から、斜めに四重極モーメントが向いた秩序相が自然に導かれる。この格子歪みは5dバンドに変調をあたえ、Dy L$$_{III}$$吸収端での大きなRXSスペクトル強度を生じさせる。

論文

${it ab-initio}$ calculation of magnetic resonant X-ray scattering spectra in NiO

薄田 学; 高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 69(1), p.014408_1 - 014408_7, 2004/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:48.49(Materials Science, Multidisciplinary)

この論文では、反強磁性体NiOのNi原子$$K$$吸収端における磁気共鳴X線散乱スペクトルを第一原理計算に基づいて解析した結果を報告している。散乱振幅の計算では、共鳴過程における双極子遷移及び四重極子遷移を考慮し、また非共鳴散乱振幅も考慮した。スピン軌道相互作用を通して非占有バンドが軌道分極することにより磁気散乱スペクトルが現れることを計算から明らかにした。

論文

Interference between thomson scattering and resonant scattering in X-ray diffraction from CeB$$_{6}$$

長尾 辰哉*; 五十嵐 潤一

Journal of the Physical Society of Japan, 72(9), p.2381 - 2384, 2003/09

 被引用回数:10 パーセンタイル:43.27(Physics, Multidisciplinary)

CeB$$_{6}$$の反強四重極秩序相におけるL吸収端近傍の共鳴散乱とトムソン散乱の両方の過程を考慮してX線回折の機構を理論的に研究した。格子歪み無しで、4f状態の反強四重極秩序相での電荷の異方性から実験に対応するトムソン散乱強度を計算で得る事ができた。この大きさはL吸収端近傍で共鳴散乱強度と同程度になり、二つの項は干渉を示すことを見いだした。これは、実験事実とよく対応する。これらの結果から、共鳴散乱及びトムソン散乱の両方とも反強四重極秩序の直接の反映であると結論される。

論文

X-ray magnetic circular dichroism at the ${it K}$ edge of Mn$$_{3}$$GaC

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(24), p.245104_1 - 245104_5, 2003/06

 被引用回数:23 パーセンタイル:27.27(Materials Science, Multidisciplinary)

Mn$$_{3}$$GaC強磁性相のK端におけるX線磁気円二色性の起源を、第一原理計算に基づき研究した。LDAに基づき、スピン軌道相互作用を取り入れて、Mn及びGaのK端におけるスペクトルを計算し、実験とよく一致する結果を得た。スペクトルの構造のそれぞれに対応する過程を解析し、p状態の軌道分極の機構をはっきりさせた。また、総和則を導いた。

論文

Lattice distortion and resonant X-ray scattering in DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$

五十嵐 潤一; 長尾 辰哉*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(5), p.1279 - 1286, 2003/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:37.16(Physics, Multidisciplinary)

DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$における四重極秩序相におけるDyのL吸収端における共鳴X線散乱スペクトルを研究した。BとC原子の層の ゆがみを解析して、副格子ごとに違う主軸をもつ結晶場の有効モデルを構成した。5d状態はバンドとして扱い、4f状態は局在状態として扱い、双極子近似の範囲でスペクトルを計算した。格子歪が直接5d状態を変調する機構と格子歪により変調を受けた4f状態がクーロン相互佐用を通して5d状態を変調するとの機構の両方を調べて、前者の機構が圧倒的に大きいことを見いだした。

論文

Resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 329-333(Part2), p.870 - 871, 2003/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:83.98(Physics, Condensed Matter)

KCuF$$_{3}$$におけるCu K 吸収端における共鳴X線散乱を、LDA+U近似をもちいたバンド計算に基づき研究した。格子歪みはインプットパラメーターとして取り扱った。K-吸収端のまわりの光子エネルギーの関数として、実験スペクトルをよく再現する結果を得た。スペクトルは磁気秩序や軌道秩序とはほとんど関係なく、おもにヤーンテラー歪みの大きさに依存することが明らかになった。

論文

Mechanism of resonant X-ray scattering in DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$

長尾 辰哉*; 五十嵐 潤一

Physica B; Condensed Matter, 329-333(Part2), p.628 - 630, 2003/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:67.06(Physics, Condensed Matter)

共鳴X線散乱と軌道秩序の関係を明らかにするために、DyB$$_{2}$$C$$_{2}$$の反強四重極秩序相において、Dy L$$_{III}$$吸収端近傍でのスペクトルを計算した。Dyの4f軌道は原子的に、5d軌道はバンドを構成するとした微視的モデルに基づいた計算を行い、格子変形を仮定せずに、最近の実験とよく一致するスペクトルを得ることができた。このことは、この物質では、共鳴X線散乱スペクトルは5d-4fクーロン相互作用の異方的部分により5d軌道が分極することにより生じていることを強く示している。

論文

Magnetic resonant X-ray scattering in KCuF$$_{3}$$

高橋 学*; 薄田 学; 五十嵐 潤一

Physical Review B, 67(6), p.064425_1 - 064425_7, 2003/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:29.68(Materials Science, Multidisciplinary)

KCuF$$_{3}$$におけるCuのK端での磁気共鳴X線散乱スペクトルを第一原理計算から求めた。フルポテンシャルLAPW法を用いて、格子歪みは実験から得られたものを入力した。スピン軌道相互佐用を考慮することで、磁気秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度の実験結果を良く再現する結果を得た。また、軌道秩序に対応する超格子点でのブラッグ強度もよく再現でき、その強度が格子歪から来ていることを明らかにすることができた。

論文

Resonant X-ray scattering from CeB$$_{6}$$

五十嵐 潤一; 長尾 辰哉*

Journal of the Physical Society of Japan, 71(7), p.1771 - 1779, 2002/07

 被引用回数:15 パーセンタイル:34.55(Physics, Multidisciplinary)

CeB$$_{6}$$におけるL$$_{III}$$吸収端近傍における共鳴X線散乱スペクトルを計算した。Ceの4f状態は原子内局在軌道として、また、5d状態はバンド状態として記述するモデルに基づいて計算した。初期状態は斯波らによって導かれた有効なハミルトニアンに基づき取り扱った。四重極秩序に対応する超格子点散乱強度の実験結果をよく再現する結果をえた。この計算は、格子歪を仮定しない計算であり、スペクトル強度は、中間状態の5d状態が4f状態と原子内相互作用を通して変調をうけるところから生じることが明らかになった。磁気秩序に対応する超格子点散乱強度の計算も同様のモデルに基づき行い、種々の予言を行った。

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