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論文

Magnetic phase diagrams of YVO$$_{3}$$ and TbVO$$_{3}$$ under high pressure

備前 大輔*; 中尾 裕則*; 岩佐 和晃*; 村上 洋一*; 長壁 豊隆; 藤岡 淳*; 安江 俊夫*; 宮坂 茂樹*; 十倉 好紀*

Journal of the Physical Society of Japan, 81(2), p.024715_1 - 024715_6, 2012/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:63.07(Physics, Multidisciplinary)

低温高圧力下の中性子回折実験により、RVO$$_{3}$$(R=Y, Tb)の磁気相図を明らかにした。TbVO$$_{3}$$では、その基底状態が加圧によって${it C}$-タイプのスピン秩序(${it C}$-SO)から${it G}$-タイプのスピン秩序(${it G}$-SO)へと変化することが明らかとなった。これまでに基底状態の軌道秩序は、加圧により${it G}$-タイプの軌道秩序(${it G}$-OO)から${it C}$-タイプの軌道秩序(${it C}$-OO)へと変化することが明らかになっていたが、これと完全に対応している。一方、YVO$$_{3}$$の基底状態は、常圧から今回の最高圧力値6.2GPaまで、${it G}$-SOと${it C}$-OOが同時に存在し、非秩序相-[${it G}$-SO, ${it C}$-OO]相間の相転移が、ペロブスカイト型の遷移元素酸化物RMO$$_{3}$$において初めて観測された。両物質において[${it G}$-SO, ${it C}$-OO]相が加圧とともに安定化していくが、これは共有結合効果と超交換相互作用が重要な役割を果たしていると考えられる。

論文

Polarization-analyzed resonant inelastic X-ray scattering of the orbital excitations in KCuF$$_3$$

石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.

Physical Review B, 83(24), p.241101_1 - 241101_4, 2011/06

 被引用回数:20 パーセンタイル:31.28(Materials Science, Multidisciplinary)

We report a Cu $$K$$-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) study of orbital excitations in KCuF$$_3$$. By performing the polarization analysis of the scattered photons, we disclose that the excitation between the $$e_g$$ orbitals and the excitations from $$t_{2g}$$ to $$e_g$$ exhibit distinct polarization dependence. The polarization dependence of the respective excitations is interpreted based on a phenomenological consideration of the symmetry of the RIXS process that yields a necessary condition for observing the excitations. In addition, we show that the orbital excitations are dispersionless within our experimental resolution.

口頭

YVO$$_3$$の共鳴非弾性X線散乱実験

池内 和彦; 佐藤 智宏; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; 十倉 好紀*

no journal, , 

放射光X線を用いたX線共鳴非弾性散乱実験をバナジウムのK吸収端について行い、Mott絶縁体として知られるYVO$$_3$$のMottギャップの観測を行った。さらに、MottギャップのQ-依存性を測定した。また、200K程度以下で軌道秩序を示す本系について、共鳴非弾性スペクトルの偏光依存性を測定した。測定は軌道秩序のない室温で行ったが、Mottギャップ付近の励起に顕著な偏光依存性が確認できた。

口頭

高圧下中性子散乱によるTbVO$$_{3}$$の磁気相転移の観測

備前 大輔*; 中尾 裕則*; 岩佐 和晃*; 村上 洋一*; 長壁 豊隆; 宮坂 茂樹*; 十倉 好紀*

no journal, , 

Perovskite型酸化物TbVO$$_{3}$$は大気圧下において、Gタイプ軌道秩序(G-OO)$$cdot$$Cタイプ反強磁性(C-SO)の基底状態を持つことが知られている。われわれはこれまでにこの物質の低温高圧下X線散乱実験を行い、約2GPaで基底状態がG-OOからCタイプ軌道秩序(C-OO)へと一次相転移することを明らかにした。一方で、大気圧下において軌道状態と結合している磁気秩序状態に対する圧力効果は未知である。特に、加圧に伴い基底状態がG-OOからC-OOへと相転移しているのであれば、磁気秩序はC-SOからGタイプ反強磁性(G-SO)へと変化することが予想された。そこで今回、ハイブリッドアンビルセルを用いた低温高圧下中性子散乱実験を行い、磁気状態に対する温度-圧力相図の作成を試みた。その結果、TbVO$$_{3}$$の磁気状態は加圧に伴いC-SOからG-SOへと変化することが明らかとなった。また、圧力に対して軌道秩序は一次相転移で切り替わるが、磁気秩序は連続的に変化することがわかった。

口頭

Resonant inelastic X-ray scattering study of YVO$$_3$$

池内 和彦; 佐藤 智宏*; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 藤岡 淳*; 十倉 好紀*

no journal, , 

放射光X線を用いたX線共鳴非弾性散乱実験をバナジウムのK吸収端について行い、Mott絶縁体として知られるYVO$$_3$$のMottギャップの観測を行った。さらに、MottギャップのQ-依存性を測定した。また、200K程度以下で軌道秩序を示す本系について、共鳴非弾性スペクトルの偏光依存性を測定した。測定は軌道秩序のない室温で行ったが、Mottギャップ付近の励起に顕著な偏光依存性が確認できた。

口頭

YVO$$_{3}$$の共鳴非弾性X線散乱,2

佐藤 智宏*; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; 十倉 好紀*

no journal, , 

放射光X線を用いたX線共鳴非弾性散乱実験をバナジウムのK吸収端について行い、Mott絶縁体として知られるYVO$$_3$$のMottギャップを観測した。さらに、MottギャップのQ-依存性、及び偏光依存性を測定した。温度200K以下でスピン、及び軌道秩序を示す本系における、共鳴非弾性散乱スペクトルの温度変化について紹介する。

口頭

軌道秩序系バナジウム酸化物の共鳴非弾性X線散乱

池内 和彦; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; 十倉 好紀*

no journal, , 

$$t_{2g}$$電子系遷移金属酸化物として知られるYVO$$_3$$は、スピン間,軌道間、また電子系と格子の相互作用が拮抗したエネルギースケールを持つため、多彩なスピン,軌道秩序状態を示す系として興味がもたれている。本研究では、BL11XU/SPring-8において、放射光X線を用いたX線共鳴非弾性散乱実験(RIXS)をバナジウムのK吸収端について行い、YVO$$_3$$のMottギャップ近傍の電荷励起の観測を行った。その結果、特に温度90KのC-SO&G-OO相において、1.5-3.5eVの励起に強度の増加が観測された。RIXS法において観測された、電荷ダイナミックスの温度変化について紹介する。

口頭

Charge dynamics in YVO$$_{3}$$ investigated by resonant inelastic X-ray scattering

池内 和彦; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; 十倉 好紀*

no journal, , 

YVO$$_3$$ is a transition metal perovskite archetypal of Mott insulators with partially occupied $$t_{2g}$$ orbitals. Intricate interactions between charge, spin, orbital and lattice result in two kinds of characteristic spin and orbital order that can be switched from one to the other with changing temperature across $$T_c$$ = 75 K. We studied the effect of spin and orbital ordering patterns on the charge excitations in YVO$$_3$$ using resonant inelastic X-ray scattering at the V K-edge (5.483 keV). Two peaks have been systematically observed around 2 and 2.7 eV, identified as the Mott gap excitations. The on-set energy of the 2 eV peak is estimated to be 1.5 eV in good agreement with a previous estimation of the Mott-Hubbard gap by optical conductivity. The temperature, momentum and polarization dependences of the data allow first-hand insight into the anisotropic behavior of the Mott gap excitations.

口頭

Charge excitations in the orbital ordering YVO$$_{3}$$ investigated by resonant inelastic scattering

池内 和彦; 佐藤 智宏*; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; et al.

no journal, , 

For studying the effect of spin and orbital ordering patterns on the charge excitations in YVO$$_3$$, we have observed charge excitations across the Mott-Hubbard gap by means of resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) at BL11XU/SPring-8 with a synchrotron radiation source. The RIXS in the hard X-ray regime is a powerful experimental method to probe the momentum dependence of the excitations. We can utilize the element selectivity of the excitation process as provided by the tuned photon energy of the incident beam with respect to the absorption edge process of the 3d metal cation under investigation. The temperature and momentum dependences of the data allow first-hand insight into the anisotropic behavior of the Mott gap excitations.

口頭

共鳴非弾性X線散乱実験によるY1-xCaxVO$$_{3}$$の電荷励起の観測

池内 和彦; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 水木 純一郎; 備前 大輔*; 村上 洋一*; 宮坂 茂樹*; 藤岡 淳*; et al.

no journal, , 

本研究では、軌道励起としての一側面を持つYVO$$_3$$のMottギャップ励起を、共鳴非弾性X線散乱実験(RIXS)により調べた。実験は、BL11XU/SPring-8で行った。入射X線エネルギーをバナジウムのK吸収端似合わせ、RIXS測定を行い、励起強度の温度変化を測定したところ、特に温度150KのG-OO&Spin para相、90KのC-SO&G-OO相において、1.5-3.5eVの励起に強度の増加が観測された。この励起強度増大が、G-OO相の秩序変数的に振舞うことがわかった。一方、この電荷励起の運動量依存性をq=(001)方向に関して測定した結果、分散関係は見られなかった。

口頭

共鳴非弾性X線散乱におけるKCuF$$_3$$の軌道励起の偏光依存性

石井 賢司; 石原 純夫*; 村上 洋一*; 池内 和彦*; 葛下 かおり*; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 吉田 雅洋; Jarrige, I.; 多々見 央*; et al.

no journal, , 

近年、高輝度放射光光源を利用した数keV領域での共鳴非弾性X線散乱(RIXS)による物質の電子励起の研究が行われるようになってきている。このエネルギー領域は3$$d$$遷移金属のK吸収端に対応しており、運動量分解能,元素選択性といった利点があることから、遷移金属酸化物などの強相関電子系物質の電子状態の理解に大きな貢献が期待できる。共鳴X線回折における偏光解析が秩序パラメーターの対称性を決定できるのと同様に、RIXSでの偏光依存性は励起の対称性と密接な関係があると考えられる。ひとたび励起の対称性と偏光依存性に関する選択則が確立すれば、モデルのパラメーター値によらずに励起の起源の議論が可能となる。最初の偏光依存性の研究対象としてKCuF$$_3$$$$dd$$励起を選び、銅のK吸収端でのRIXS実験を行った。KCuF$$_3$$$$dd$$励起には大きく分けて、$$t_{2g}$$軌道から$$e_g$$軌道に電子が遷移するものと、$$e_g$$軌道間で電子が遷移するものがある。測定の結果、この2つの$$dd$$励起の偏光依存性に顕著な違いが存在することを発見した。K吸収端でのRIXSでは、双極子遷移による吸収・発光にかかわる$$4p$$軌道の対称性がX線の偏光と直接関係しており、$$3d$$-$$4p$$軌道間のクーロン相互作用についての群論的考察を行ったところ、「$$3d$$-$$4p$$相互作用の対称性から$$dd$$励起が起こるための必要条件が得られる」ことがわかった。

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