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論文

Nanoscale spatial analysis of clay minerals containing cesium by synchrotron radiation photoemission electron microscopy

吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 小暮 敏博*; 大河内 拓雄*; 保井 晃*; et al.

Applied Physics Letters, 112(2), p.021603_1 - 021603_5, 2018/01

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を人工的にCs吸着したミクロンサイズの風化黒雲母微粒子のピンポイント分析に適用した。絶縁物にもかかわらず、チャージアップの影響無しに構成元素(Si, Al, Cs, Mg, Fe)の空間分布を観察できた。Csが粒子全体に分布することが分かった。Cs M$$_{4,5}$$吸収端近傍のピンポイントX線吸収分光(XAS)から、1価の陽イオン状態(Cs$$^{+}$$)であることがわかった。さらに、Fe L$$_{2,3}$$吸収端の測定から、Feの価数状態を決定した。我々の結果は、サンプルの伝導性に左右されること無く、SR-PEEMがさまざまな環境試料に対するピンポイント化学分析法として利用可能であることを示すものである。

論文

Electronic structures of ferromagnetic superconductors UGe$$_{2}$$ and UCoGe studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗*; 保井 晃*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Physical Review B, 91(17), p.174503_1 - 174503_9, 2015/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:28.28(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光によってUGe$$_{2}$$とCoGeの電子構造を明らかにした。結果をバンド計算と比較し、f電子が遍歴的な性質を持つことを明らかにした。

論文

Magnetic patterning of FeRh thin films by energetic light ion microbeam irradiation

小出 哲也*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; 小嗣 真人*; 木下 豊彦*; 中村 哲也*; 岩瀬 彰宏*; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 53(5S1), p.05FC06_1 - 05FC06_4, 2014/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.9(Physics, Applied)

MeVエネルギー領域の荷電粒子ビーム照射による金属表面の改質に関する研究を行っている。これまでに、イオンビーム照射によりFeRh合金の磁性を反強磁性状態から強磁性状態に構造変化なく変化できることを見いだした。今回、TIARAの軽イオンマイクロビームを用いたFeRh合金薄膜上へのミクロンサイズの磁性パターン作製を試みた。まず、エネルギー2MeVのプロトンマイクロビームにより膜厚30nmのFeRh合金薄膜に様々なパターンの描画を行い、その後、SPring8における放射光を用いた光電子顕微鏡観察によって磁気ドメイン構造の観察を行った。その結果、ドットや直線,文字などのマイクロメートルサイズの強磁性パターンを試料表面に描画することに成功した。また、照射量により磁化の大きさを制御することに成功し、イオンマイクロビームが、局所的な磁性状態制御に有用な手段であることを示した。

論文

Itinerant nature of U 5$$f$$ states in uranium mononitride revealed by angle-resolved photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Physical Review B, 86(23), p.235108_1 - 235108_8, 2012/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:28.67(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性体であるUNの電子状態を角度分解光電子分光によって調べた。バンド構造並びにフェルミ面はバンド計算によって説明され、U 5$$f$$電子を遍歴とした取り扱いが妥当であることを示している。その一方で、反強磁性転移に伴うスペクトル構造の変化は非常に小さかった。常磁性相におけるフェルミ面は三次元的な形状を持っており、フェルミ面のネスティングは磁性の起源ではないことが明らかとなった。

論文

Epitaxy of graphene on 3C-SiC(111) thin films on microfabricated Si(111) substrates

井出 隆之*; 川合 祐輔*; 半田 浩之*; 吹留 博一*; 小嗣 真人*; 大河内 拓雄*; 遠田 義晴*; 木下 豊彦*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 51(6), p.06FD02_1 - 06FD02_4, 2012/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.31(Physics, Applied)

Epitaxy of graphene on 3C-SiC(111) formed on microfabricated Si(111) has been demonstrated. Through observations with optical microscopy, micro-Raman spectroscopy, low-energy-electron diffraction, and photoelectron spectroscopy, it is confirmed that the epitaxial graphene is Bernal-stacked with a buffer layer present between the graphene and the 3C-SiC film, which can lead SiC film, which can lead to opening of the band gap necessary for logic operations. The quality of the graphene is improved with the shrinkage of patterned terrace. These results indicate that GOS using substrate microfabrication is a promising method for the realization of graphene-based devices.

論文

Electronic configuration of Mn ions in the $$pi$$-$$d$$ molecular ferromagnetic $$beta$$-Mn phthalocyanine studied by soft X-ray magnetic circular dichroism

片岡 隆史*; 坂本 勇太*; 山崎 陽*; Singh, V. R.*; 藤森 淳*; 竹田 幸治; 大河内 拓雄*; 藤森 伸一; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; et al.

Solid State Communications, 152(9), p.806 - 809, 2012/05

 被引用回数:15 パーセンタイル:35.5(Physics, Condensed Matter)

$$beta$$-Mnフタロシアニン分子は温度8.6K以下で強磁性を示すことが知られている。しかしながら、強磁性を発現する原因について電子構造の立場からの解明がなされていなかった。そこで、元素選択的磁気プローブである軟X線磁気円二色性を用いて、Mnの電子状態を実験的に調べ、さらにその結果をクラスター計算による理論的結果と比較検討することで、Mnイオンの基底状態を決定することができた。

論文

MFM and PEEM observation of micrometre-sized magnetic dot arrays fabricated by ion-microbeam irradiation in FeRh thin films

愛甲 一馬*; 唐木 淳志*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*; 佐藤 隆博; 高野 勝昌*; 江夏 昌志; 齋藤 勇一; 神谷 富裕; 大河内 拓雄*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 19(2), p.223 - 226, 2012/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.32(Instruments & Instrumentation)

FeRh thin films were irradiated with 10 MeV iodine ion microbeam to produce the lateral magnetic modification in micron-meter scale. Two-dimensional magnetic dot arrays with the dimension of approximately 2$$times$$4 $$mu$$m$$^2$$ as well as 10$$times$$10 $$mu$$m$$^2$$ were successfully produced on the FeRh surface, which was observed by magnetic force microscopy. The results of the photoelectron emission microscopy combined with X-ray magnetic circular dichroism reveal that the easy axis of the magnetization of the ion beam irradiated ferromagnetism in the FeRh thin films lies in the film planes along the $$<$$001$$>$$ direction of the MgO substrates.

論文

Electronic structure of heavy fermion uranium compounds studied by core-level photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(1), p.014703_1 - 014703_9, 2012/01

 被引用回数:27 パーセンタイル:16.55(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系化合物UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$, UPd$$_2$$Al$$_3$$, UPt$$_3$$及び典型的な遍歴・局在系に対して高分解能内殻光電子分光実験を行い、その電子状態に対する研究を行った。UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$の内殻スペクトルは遍歴的な化合物の内殻スペクトルに類似しており、これらの化合物ではU 5$$f$$電子はよく混成していることを示している。一方でUPd$$_2$$Al$$_3$$及びPt$$_3$$の内殻スペクトルはこれらのスペクトルとは異なっており、U 5$$f$$電子は電子相関効果が強いことを示している。

論文

Controls over structural and electronic properties of epitaxial graphene on silicon using surface termination of 3C-SiC(111)/Si

吹留 博一*; 阿部 峻佑*; 高橋 良太*; 今泉 京*; 猪俣 州哉*; 半田 浩之*; 齋藤 英司*; 遠田 義晴*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; et al.

Applied Physics Express, 4(11), p.115104_1 - 115104_3, 2011/11

 被引用回数:29 パーセンタイル:17.88(Physics, Applied)

Epitaxial graphene on Si (GOS) using a heteroepitaxy of 3C-SiC/Si has attracted recent attention owing to its capability to fuse graphene with Si-based electronics. We demonstrate that the stacking, interface structure, and hence, electronic properties of GOS can be controlled by tuning the surface termination of 3C-SiC(111)/Si, with a proper choice of Si substrate and SiC growth conditions. On the Si-terminated 3C-SiC(111)/Si(111) surface, GOS is Bernal-stacked with a band splitting, while on the C-terminated 3C-SiC(111)/Si(110) surface, GOS is turbostratically stacked without a band splitting. This work enables us to precisely control the electronic properties of GOS for forthcoming devices.

論文

Control of epitaxy of graphene by crystallographic orientation of a Si substrate toward device applications

吹留 博一*; 高橋 良太*; 阿部 峻佑*; 今泉 京*; 半田 浩之*; Kang, H. C.*; 唐澤 宏美*; 末光 哲也*; 尾辻 泰一*; 遠田 義晴*; et al.

Journal of Materials Chemistry, 21(43), p.17242 - 17248, 2011/11

 被引用回数:26 パーセンタイル:27.67(Chemistry, Physical)

Graphene is a promising material in the next-generation devices. Large-scale epitaxial graphene should be grown on Si substrates to take over the accumulated technologies for integrated devices. We have for this reason developed epitaxy of graphene on Si (GOS) and device operation of the backgate field-effect transistors (FETs) using GOS has been confirmed. It is demonstrated in this paper that the GOS method enables us to tune the structural and electronic properties of graphene in terms of the crystallographic orientation of the Si substrate. Furthermore, it is shown that the uniformity of the GOS process within a sizable area enables us to reliably fabricate topgate FETs using conventional lithography techniques. GOS can be thus the key material in the next-generation devices owing to the tunability of the electronic structure by the crystallographic orientation of the Si substrate.

論文

Conduction-band electronic states of YbInCu$$_4$$ studied by photoemission and soft X-ray absorption spectroscopies

内海 有希*; 佐藤 仁*; 栗原 秀直*; 間曽 寛之*; 平岡 耕一*; 小島 健一*; 飛松 浩明*; 大河内 拓雄*; 藤森 伸一; 竹田 幸治; et al.

Physical Review B, 84(11), p.115143_1 - 115143_7, 2011/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.14(Materials Science, Multidisciplinary)

典型的な価数揺動系であるYbInCu$$_4$$の価電子状態を、硬X線内殻光電子分光,軟X線吸収実験、及び軟X線光電子分光の温度依存性の実験から研究した。YbInCu$$_4$$の価数転移について、価電子帯からYb 4$$f$$状態への電荷移動で記述した。

論文

Resonant angle-resolved photoelectron spectroscopy of substitutional solid solutions of CeRu$$_2$$Si$$_2$$

岡根 哲夫; 川崎 郁斗; 保井 晃; 大河内 拓雄*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 松本 裕司*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA060_1 - SA060_3, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.08(Physics, Multidisciplinary)

Angle-resolved photoelectron spectroscopy was measured in the Ce 3$$d$$$$rightarrow$$4$$f$$ resonance energy region for the paramagnetic state of CeRu$$_2$$Si$$_2$$, Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$ to investigate a variation of band structures around the quantum critical point (QCP). While the results clearly demonstrate the difference of the band structures between CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$, the observed band structures of CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ resemble each other. The results indicate that the Ce $$4f$$ electrons in the paramagnetic state have an itinerant character in either side of the critical composition, and Ce$$_{1-x}$$La$$_{x}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ near QCP is similar to CeRu$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$)$$_2$$.

論文

Band structures of CeRu$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$)$$_2$$ studied by resonant soft X-ray ARPES

岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 保井 晃; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 松本 裕司*; 杉 基紀*; et al.

Physica Status Solidi (B), 247(3), p.397 - 399, 2010/03

Angle-resolved photoelectron spectroscopy measurements were made in the Ce $$3d$$$$rightarrow$$4$$f$$ resonance energy region for the paramagnetic state of CeRu$$_2$$Si$$_2$$, CeRu$$_2$$(Si$$_{0.82}$$Ge$$_{0.18}$$)$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$ to investigate a variation of band structures around the quantum critical point. The results indicate that the Ce $$4f$$ electrons in the paramagnetic state have an itinerant character and participate in the formation of energy bands both in CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and CeRu$$_2$$(Si$$_{0.82}$$Ge$$_{0.18}$$)$$_2$$, and the change of the band structures in the paramagnetic states should be continuous around the quantum critical point of the CeRu$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$)$$_2$$ system.

論文

Electronic structure and magnetism of the diluted magnetic semiconductor Fe-doped ZnO nanoparticles

片岡 隆史*; 小林 正起*; 坂本 勇太*; Song, G. S.*; 藤森 淳*; Chang, F.-H.*; Lin, H.-J.*; Huang, D. J.*; Chen, C. T.*; 大河内 拓雄*; et al.

Journal of Applied Physics, 107(3), p.033718_1 - 033718_7, 2010/02

AA2009-0977.pdf:1.0MB

 被引用回数:44 パーセンタイル:11.81(Physics, Applied)

We have studied the electronic structure of Fe-doped ZnO nanoparticles, which have been reported to show ferromagnetism at room temperature, by X-ray photoemission spectroscopy (XPS), resonant photoemission spectroscopy (RPES), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). From the experimental and cluster-model calculation results, we find that Fe atoms are predominantly in the Fe$$^{3+}$$ ionic state with mixture of a small amount of Fe$$^{2+}$$ and that Fe$$^{3+}$$ ions are dominant in the surface region of the nanoparticles. It is shown that the room temperature ferromagnetism in the Fe-doped ZnO nanoparticles is primarily originated from the antiferromagnetic coupling between unequal amounts of Fe$$^{3+}$$ ions occupying two sets of nonequivalent positions in the region of the XMCD probing depth of $$sim$$2-3 nm.

論文

Electronic states of magnetic refrigerator materials Mn$$_{0.9}$$Fe$$_{1.1}$$P$$_{0.55}$$As$$_{0.45}$$ using soft X-ray magnetic circular dichroism

竹田 幸治; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 薮田 久人*; 高畠 敏郎*

Journal of Physics; Conference Series, 200, p.012199_1 - 012199_4, 2010/02

MnFePAs及びMnFePGeは強磁性転移温度のわずかに上の常磁性状態において、外部磁場により大きなエントロピー変化を伴う一次の常磁性・強磁性転移が起こる。この現象は磁気冷凍材料として注目されている。本研究では軟X線磁気円二色性を用いて、この常磁性・強磁性転移において、磁性を担っているMn元素とFe元素の磁気的振舞をそれぞれ分離して調べた。その結果、両物質ともに、Mn元素とFe元素の磁気モーメントはお互い同じ方向を向いていることがわかった。また、磁気モーメントの大きさは両試料においてもMnの方が大きいこともわかった。常磁性・強磁性転移に伴い、磁気円二色性のシグナルの大きさには顕著な変化を示すが、スペクトルの形状変化は観測されず、磁気転移において価数の変化などは起こっていないことがわかった。

論文

Bulk 5$$f$$ electronic states of the uranium monochalcogenide US as seen via soft X-ray photoemission

竹田 幸治; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳*; 落合 明*

Physical Review B, 80(16), p.161101_1 - 161101_4, 2009/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:65.01(Materials Science, Multidisciplinary)

ウラン化合物は超伝導と磁性の共存という特異な物性を示し、ウラン化合物の電子状態を明らかにすることは固体物理の重要な研究テーマである。本研究では、ウラン化合物強磁性体の中でも最も典型的な物質であるウランモノカルコゲナイドUSに対して、軟X線光電子分光実験とバンド計算を用いてバルク電子状態を明らかにしたものである。これまでUSにおけるU5$$f$$電子状態は遍歴性と局在性の両方を示すと考えられていたが、本研究により局在性の証拠と考えられていたものが、表面電子状態を強く反映したものであり、実験的に得られたUSのバルクのU5$$f$$電子状態はバンド計算でよく説明できることを示し、これまでの解釈を刷新する結果を得た。

論文

Element and orbital-specific observation of two-step magnetic transition in NpNiGa$$_5$$; X-ray magnetic circular dichroism study

岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 稲見 俊哉; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 河村 直己*; 鈴木 基寛*; 筒井 智嗣*; 山上 浩志; 藤森 淳; et al.

Physical Review B, 80(10), p.104419_1 - 104419_7, 2009/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:65.01(Materials Science, Multidisciplinary)

X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments were performed at the Np $$M_{4,5}$$ and the Ga $$K$$ absorption edges of NpNiGa$$_5$$ to investigate the temperature-dependent changes of magnetic properties of Np 5$$f$$ and Ga 4$$p$$ electron states. By the sum-rule analysis of the Np $$M_{4,5}$$ XMCD data, the orbital magnetic moment $$mu_{mathrm{L}}$$ and the spin magnetic moment $$mu_{mathrm{S}}$$ were estimated for the Np 5$$f^3$$ and 5$$f^4$$ electronic configurations, and their comparison with the previous magnetization and neutron scattering experiments suggests that the 5$$f^4$$ configuration is more likely than the 5$$f^3$$ configuration in NpNiGa$$_5$$. It was found that $$|mu_{mathrm{L}}/mu_{mathrm{S}}|$$ tends to increase from the high-temperature low-moment ordered state to the low-temperature high-moment ordered state.

論文

Observation of itinerant Ce 4$$f$$ electronic states in CeIrSi$$_3$$ studied by angle-resolved Ce 3$$drightarrow 4f$$ resonance photoemission spectroscopy

大河内 拓雄*; 利光 孝文*; 山上 浩志; 藤森 伸一; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 宮内 裕一朗*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(8), p.084802_1 - 084802_6, 2009/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:45.17(Physics, Multidisciplinary)

結晶構造に空間反転対称性を持たない超伝導体CeIrSi$$_3$$に対してCe 3$$d{rightarrow}$$4$$f$$共鳴角度分解光電子分光を行い、4$$f$$バンド構造とフェルミ面を得た。その結果、Ce 4$$f$$状態はフェルミ準位近傍に位置することがわかり、フェルミ準位を横切る伝導バンドが共鳴増大を示した。さらに、CeIrSi$$_3$$のバンド分散とフェルミ面は、4$$f$$電子を持たない参照物質LaIrSi$$_3$$のそれとは異なり、その違いは局所密度近似(LDA)による電子状態計算によりよく説明できることを見いだした。これらの結果は、CeIrSi$$_3$$の4$$f$$電子は伝導電子とよく混成し、遍歴的な電子状態を形成していることを示唆している。

論文

軟X線磁気円二色性による希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$AsのMnイオンの磁気的相互作用の研究

竹田 幸治; 小林 正起*; 岡根 哲夫; 大河内 拓雄*; 岡本 淳*; 斎藤 祐児; 小林 啓介*; 山上 浩志; 藤森 淳*; 田中 新*; et al.

放射光, 22(4), p.202 - 209, 2009/07

SPring-8 BL23SUで改良・整備を進めてきた軟X線磁気円二色性装置を用いて、希薄磁性半導体Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$AsのMn元素の磁気的特性を系統的な温度・磁場依存性測定を行って調べた。その結果、Gaと置換されたMnイオンと結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンの間には反強磁性相互作用が存在しており、キュリー温度と結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンの量とは明らかに相関していて、Gaと置換されたMnイオンの強磁性秩序を結晶格子の隙間に入り込んだMnイオンが阻害していることがわかった。

論文

Experimental observation of bulk band dispersions in the oxide semiconductor ZnO using soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

小林 正起*; Song, G.-S.*; 片岡 隆史*; 坂本 勇太*; 藤森 淳; 大河内 拓雄*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; et al.

Journal of Applied Physics, 105(12), p.122403_1 - 122403_4, 2009/06

BB2009-1947.pdf:0.84MB

 被引用回数:9 パーセンタイル:56.61(Physics, Applied)

ZnO is one of the most promising oxide semiconductors for applications to semiconductor electronics, especially for optical devices. Their inexpensiveness and environmental safety are also advantages for practical applications. The surface electronic structure of ZnO has been investigated so far using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) in the ultraviolet ray region (less than 150 eV), although those measurements are surface sensitive. Considering their potentiality of ZnO for extensive applications, it is desired to investigate the bulk electronic structure of ZnO experimentally. In this work, we have performed soft X-ray (SX) ARPES measurements on a ZnO thin film in order to probe the bulk electronic structure. All the obtained band dispersion reflects the hexagonal Brillouin zone of ZnO, indicating we succeeded in the observation of the band dispersion of ZnO by SX-ARPES.

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