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論文

Effect of magnetism on lattice dynamics in SrFe$$_2$$As$$_2$$ using high-resolution inelastic X-ray scattering

村井 直樹*; 福田 竜生; 小林 達也*; 中島 正道*; 内山 裕士*; 石川 大介*; 筒井 智嗣*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 宮坂 茂樹*; et al.

Physical Review B, 93(2), p.020301_1 - 020301_5, 2016/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:57.78(Materials Science, Multidisciplinary)

Phonon spectra of detwinned SrFe$$_2$$As$$_2$$ crystals, as measured by inelastic X-ray scattering, show clear anisotropyaccompanying the magnetostructural transition at 200 K. We model the mode splitting using magnetic DFT calculations, including a phenomenological reduction in force-constant anisotropy that can be attributed to magnetic fluctuations. This serves as a starting point for a general model of phonons in this material applicable to both the antiferromagnetically ordered phase and the paramagnetic phase. Using this model, the measured splitting in the magnetic phase below T$$_N$$, and the measured phonon linewidth, we set a lower bound on the mean magnetic fluctuation frequency above T$$_N$$ at 210 K.

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:59.95(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

Thermoelectric response in the incoherent transport region near Mott transition; The Case study of La$$_{1-x}$$Sr$$_x$$VO$$_3$$

打田 正輝*; 大石 晃史*; 松尾 まり; 小椎八重 航*; 小野瀬 佳文*; 森 道康; 藤岡 淳*; 宮坂 茂樹*; 前川 禎通; 十倉 好紀*

Physical Review B, 83(16), p.165127_1 - 165127_5, 2011/04

 被引用回数:24 パーセンタイル:22.36(Materials Science, Multidisciplinary)

We report a systematic investigation on the high-temperature thermoelectric response in a typical filling-control Mott transition system La$$_{1-x}$$Sr$$_x$$VO$$_3$$. In the vicinity of the Mott transition, incoherent charge transport appears with increasing temperature and the thermopower undergoes two essential crossovers, asymptotically approaching the limit values expected from the entropy consideration, as known as Heikes formula. By comparison with the results of the dynamical mean field theory, we show that the thermopower in the Mott critical state mainly measures the entropy per charge carrier that depends on electronic degrees of freedom available at the measurement temperature. Our findings verify that the Heikes formula is indeed applicable to the real correlated electron systems at practical temperatures (T$$>$$200K).

論文

Critical competition between two distinct orbital-spin ordered states in perovskite vanadates

藤岡 淳*; 安江 俊夫*; 宮坂 茂樹*; 山崎 裕一*; 有馬 孝尚*; 佐賀山 基*; 稲見 俊哉; 石井 賢司; 十倉 好紀*

Physical Review B, 82(14), p.144425_1 - 144425_12, 2010/10

 被引用回数:42 パーセンタイル:12.52(Materials Science, Multidisciplinary)

We have investigated the spin/orbital phase diagram in the perovskite orthovanadate $$R$$VO$$_3$$ ($$R$$ = Eu, Y, Dy, and Ho) by measurements of magnetization, dielectric constant, specific heat, Raman scattering spectra, and X-ray diffraction, focusing on the interplay between the V $$3d$$ spin and the $$4f$$ moment of the $$R$$ ion. The results cannot be uniquely explained in terms of the exchange interaction between the V $$3d$$ spin and the $$R$$-ion $$4f$$ moment. By comparing this phase diagram with the spin/orbital ordering in TbVO$$_3$$, it is evident that the critical competition between the C-type spin/G-type orbital ordered phase and the G-type spin/C-type orbital ordered one depends not only on the GdFeO$$_3$$-type lattice distortion but also on the presence of the $$4f$$ moment of the $$R$$ ion. The magnetic field induced phase transition of the spin/orbital ordering is achieved concomitantly with polarizing $$R$$ $$4f$$ moments for DyVO$$_3$$ and HoVO$$_3$$. The results cannot be uniquely explained in terms of the exchange interaction between the V $$3d$$ spin and the $$R$$-ion $$4f$$ moment. The coupling of the $$R$$ $$4f$$ moment polarization with the lattice distortion tied with the orbital ordering of the V $$3d$$ sublattice may also be relevant to this field induced phase transition.

論文

Magnetic-field-induced transition in the lattice modulation of colossal magnetoelectric GdMnO$$_3$$ and TbMnO$$_3$$ compounds

有馬 孝尚*; 後藤 剛史*; 山崎 裕一*; 宮坂 茂樹*; 石井 賢司; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; 十倉 好紀*

Physical Review B, 72(10), p.100102_1 - 100102_4, 2005/09

 被引用回数:107 パーセンタイル:4.37(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁場下での単結晶放射光X線回折実験を磁気誘電化合物GdMnO$$_3$$とTbMnO$$_3$$で行った。低温で磁場の印加によって誘起される${bf P}$//aの強誘電相は斜方晶のb軸方向へのq=1/2と1/4の整合な格子変調によって特徴づけられる。この格子変調は変調ベクトル(0 1/4 1)の反強磁性スピン配列によるものである。スピン構造の変化は直接磁場誘起誘電相転移と関係づけられる。なぜなら、いかなる(0 1/4 1)の整合スピン変調はPbnm空間群を持つ歪んだペルブスカイトの${it a}$軸に垂直な映心面を壊すからである。

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

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

非弾性X線散乱による鉄系超伝導体SrFe$$_2$$As$$_2$$のフォノン分散における磁気秩序の影響

村井 直樹*; 福田 竜生; 内山 裕士*; 筒井 智嗣*; 石川 大介*; 小林 達也*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 中島 正道*; 宮坂 茂樹*; et al.

no journal, , 

鉄系超伝導体の母物質であるSrFe$$_2$$As$$_2$$は約200Kで磁気相転移を伴った正方晶から斜方晶への構造相転移を示す。我々は、一軸圧の印加により非双晶化されたSrFe$$_2$$As$$_2$$に対して非弾性X線散乱実験を行い、磁気・構造転移に伴う特異なフォノン異方性の有無を調べた。本講演では観測された強いフォノン異方性の詳細について議論する。

口頭

Magneto-elastic coupling in detwinned Sr(Fe$$_{1-x}$$Co$$_x$$)$$_2$$As$$_2$$ by inelastic X-ray scattering

村井 直樹*; 福田 竜生; 中島 正道*; 小林 達也*; 内山 裕士*; 筒井 智嗣*; 石川 大介*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 宮坂 茂樹*; et al.

no journal, , 

We present phonon dispersion measurements from detwinned single crystals of Sr(Fe$$_{1-x}$$Co$$_x$$)$$_2$$As$$_2$$ with different doping levels($$x$$=0 and 0.08) using inelastic X-ray scattering with 1.5 meV resolution at SPring-8. The crystals were detwinned by application of in-plane uniaxial stress. This allowed us to measure single domain phonon structure in the magnetically ordered state. We clearly identified the change in the phonon dispersion induced by the onset of magnetic order, with phonon energies depending on orientation of the phonon wave vector relative to the Fe moment. We compare our results to ${it ab-initio}$ pseudo potential calculations: Magnetic calculations give better agreement than non-magnetic calculations, but in most parts of the Brillouin zone investigated, they overestimate the magnitude of the mode splitting and in fact often fail to predict even the correct sign of the splitting.

口頭

Effect of magnetism on lattice dynamics of SrFe$$_{2}$$As$$_{2}$$ via high-resolution inelastic X-ray scattering

村井 直樹; 福田 竜生; 小林 達也*; 中島 正道*; 内山 裕士*; 石川 大介*; 筒井 智嗣*; 中村 博樹; 町田 昌彦; 宮坂 茂樹*; et al.

no journal, , 

高分解能非弾性X線を用いた鉄系超伝導体SrFe$$_{2}$$As$$_{2}$$のフォノン分散の測定結果を報告する。結晶の非双晶化により、二方向の等価な移行運動量方向におけるフォノン分散の異方性の観測に初めて成功した。しかしこの観測結果は、密度汎関数法が予想する異方性よりもかなり小さいものである。実験と計算結果との比較から、磁気揺らぎのフォノンへの寄与を想定し、その効果を現象論的に取り込んだモデルを提唱した。そのモデルから得られた計算により磁気転移点上下のフォノンの振る舞いを非常に良く再現することに成功した。

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