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Insight into Kondo screening in the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ uncovered by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 門野 利治*; 菅原 仁*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*; 菅 滋正*; 山崎 篤志*; 関山 明*; et al.

Physical Review B, 102(16), p.165152_1 - 165152_8, 2020/10

Through a high-precision soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$, we show our successful approach of revealing unprecedented details of Kondo screening below a characteristic temperature of $$ T_{0} sim$$ 20 K in the paramagnetic phase. The multiplet XMCD structure at the Sm $$M_{5}$$ edge sensitive to the 4$$f$$ configuration enabled us to observe a clear difference between the temperature evolution above and below $$T_{0}$$ with one- and two-component behavior, respectively. Our findings are in strong contrast to the conventional Kondo crossover that coincides with the valence transition, but are qualitatively accounted for by theoretical XMCD predictions combined with the two-fluid phenomenology recently proposed. This work contributes to the large context of Kondo physics that is closely related to quantum criticality in heavy fermion systems.


Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09


 被引用回数:3 パーセンタイル:63.29(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.


Evidence for momentum-dependent heavy fermionic electronic structures; Soft X-ray ARPES for the superconductor CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state

中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 藤原 秀紀*; 森 健雄*; 鶴田 篤史*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; et al.

Physical Review B, 97(11), p.115160_1 - 115160_7, 2018/03


 被引用回数:1 パーセンタイル:87.28(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4${it f}$-based strongly correlated system CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy. A comparison between the experimental three-dimensional quasiparticle dispersion of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ has revealed that heavy fermionic electronic structures are seen in the region surrounding at a specific momentum. Furthermore, the wave vectors between the observed "heavy spots" are consistent with a result of neutron scattering reflecting magnetic correlations, which could be a trigger of the superconductivity in CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$.


Circular dichroism in resonant angle-resolved photoemission spectra of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$

中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 森 健雄*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; 山上 浩志*; et al.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 220, p.50 - 53, 2017/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.16(Spectroscopy)

重い電子化合物CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の非4$$f$$バンド由来の電子構造を明らかにするため、LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の軟X線角度分解光電子分光を行った。La M$$_{4,5}$$吸収端での光電子スペクトルで、価電子帯のLa 5$$d$$成分の明瞭な強度の増大が観測された。さらに、軌道対称性に起因するバンドに依存した円二色性が観測された。


Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates

山崎 篤志*; 藤原 秀紀*; 橘 祥一*; 岩崎 大昌*; 東野 勇志*; 吉見 千秋*; 中川 広野*; 中谷 泰博*; 山神 光平*; 荒谷 秀和*; et al.

Physical Review B, 94(11), p.115103_1 - 115103_10, 2016/11


 被引用回数:12 パーセンタイル:33.62(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光を用いて、Ruddlesden-Popper型イリジウム酸化物Sr$$_{n+1}$$Ir$$_{n}$$O$$_{3n+1}$$の3次元バンド構造を調べた。その結果、IrO$$_{2}$$面構造の次元性の増加と共に発現する金属-絶縁体転移に関する直接的な証拠を得た。この転移は、スピンー軌道結合により生じた$$j_{eff}$$ = 1/2バンドがフェルミエネルギーを横切ることにより生じる。入射光エネルギーを350eV以上走査することにより、SrIrO$$_{3}$$の3次元フェルミ面形状及び、Sr$$_{3}$$Ir$$_{2}$$O$$_{7}$$$$k_{z}$$依存した光電子強度の振動を明らかにした。本手法は、電子状態の全体像の理解において非常に有効である。


Direct $$kappa$$-space mapping of the electronic structure in an oxide-oxide interface

Berner, G.*; Sing, M.*; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 斎藤 祐児; 山崎 篤志*; 西谷 嘉人*; 関山 明*; Pavlenko, N.*; Kopp, T.*; et al.

Physical Review Letters, 110(24), p.247601_1 - 247601_5, 2013/06

 被引用回数:104 パーセンタイル:2.9(Physics, Multidisciplinary)



Photoemission study of (V$$_{1-x}$$$$M$$$$_{x}$$)$$_{2}$$O$$_{3}$$ ($$M$$=Cr,Ti)

Mo, S.-K.*; Kim, H.-D.*; Denlinger, J. D.*; Allen, J. W.*; Park, J.-H.*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 菅 滋正*; 斎藤 祐児; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review B, 74(16), p.165101_1 - 165101_12, 2006/10

 被引用回数:42 パーセンタイル:15.47(Materials Science, Multidisciplinary)

(V$$_{1-x}$$$$M$$$$_{x}$$)$$_{2}$$O$$_{3}$$($$M$$=Cr,Ti)の高分解能,バルク敏感光電子スペクトルについて報告する。測定は、常磁性金属相(PM),常磁性絶縁体相(PI),反強磁性絶縁体相(AFI)で行った。PM相では、顕著な準粒子ピークを観測し、局所密度近似による動的平均場理論と全般的には一致した。その準粒子ピークは理論と比べると、著しく幅が広く強度が強い。PI及びAFI相の両方において、価電子スペクトルのV 3$$d$$部分は、単純な一つのピークではない。PI相においては、未だに良い理論的理解はない。PI層からAFI層への転移において、エネルギーギャプのサイズが増加し、ケミカルポテンシャル近傍のスペクトル強度が増える。同じ相で異なった組成での試料に対するスペクトルは、ドープした元素によらず、ドープ量に比例した興味深い単調な変化を示した。Crのドープ量を増やすと、AFI相のギャップが小さくなり、PI層のギャップが大きくなる。


Prominent quasiparticle peak in the photoemission spectrum of the metallic phase of V$$_{2}$$O$$_{3}$$

Mo, S.-K.*; Denlinger, J. D.*; Kim, H.-D.*; Park, J.-H.*; Allen, J. W.*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 角野 宏治*; 菅 滋正*; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review Letters, 90(18), p.186403_1 - 186403_4, 2003/05


 被引用回数:131 パーセンタイル:4.31(Physics, Multidisciplinary)



High-resolution resonance photoemission study of Ce$$MX$$ ($$M$$=Pt, Pd; $$X$$=P, As, Sb)

岩崎 剛之*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 岡崎 誠*; 角野 宏治*; 宇都宮 裕*; 今田 真*; 斎藤 祐児; 室 隆桂之*; 松下 智裕*; et al.

Physical Review B, 65(19), p.195109_1 - 195109_9, 2002/05

 被引用回数:23 パーセンタイル:27.37(Materials Science, Multidisciplinary)

低い近藤温度を持つCeMX (M=Pt, Pd; X=P, As, Sb)の Ce 3d-4f共鳴光電子分光を高いエネルギー分解能にて行い、Ce 4d-4f共鳴光電子分光の結果と比較を行った。実験結果は、低い近藤温度の物質においても表面とバルク電子状態が大きく異なることを示した。Ce 4f成分の寄与のない価電子帯スペクトルは、同じ構造をもつLaMXのバンド計算を用いて説明できた。実験で得られたCe 4f成分は、不純物アンダーソンに基づいたNCA(noncrossing approximation)計算によってよく再現でき、表面とバルクのCe 4f電子状態の違いを説明するのにもっと重要な要因がCe 4f準位シフトであることがわかった。さらに、CeMXのCe 4f状は、p-d反結合状態と優先的に混成することがわかった。


Orbital angular momentum and interpretation of core-absorption magnetic circular dichroism on the band picture in Co-based Heusler alloys Co$$_{2}Y$$Sn ($$Y$$=Ti, Zr, and Nb)

山崎 篤志*; 今田 真*; 新井 龍志*; 宇都宮 裕*; 菅 滋正*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; 鹿又 武*; 石田 尚治*

Physical Review B, 65(10), p.104410_1 - 104410_6, 2002/03

 被引用回数:47 パーセンタイル:13.1(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性ホイスラー合金であるCo$$_{2}$$TiSn,Co$$_{2}$$ZrSn及びCo$$_{2}$$NbSnに対して、軟X線領域の内殻吸収磁気円二色性(XAS-MCD)を測定した。Coの2p-3d XAS-MCDスペクトルで観測された多くのピーク構造は、原子多重項計算よりも、バンド計算によって予想されたCoの3d非占有状態によってうまく説明することができる。MCDスペクトルは、軌道モーメントが磁気モーメントに寄与していることを示している。MCDスペクトル解析から得られた軌道モーメントとスピンモーメントの比は、これらの物質間で二倍以上の違いが有る。この変化のメカニズムを、バンド計算の結果と比較して議論した。


Magnetic circular dichroism in the soft X-ray absorption spectra of intercalation compounds Fe$$_{x}$$TiS$$_{2}$$

山崎 篤志*; 今田 真*; 宇都宮 裕*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; 根岸 寛*; 佐々木 実*; 井上 正*; 菅 滋正*

Physica E, 10(1-3), p.387 - 390, 2001/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:65.73(Nanoscience & Nanotechnology)

インターカレーション化合物Fe$$_{x}$$TiS$$_{2}$$の磁気モーメントの起源を直接調べるため、軟X線磁気円2色性(MCD)スペクトルの測定を行った。Ti 2pスペクトルにおいて明瞭なMCDスペクトルが観測され、Feの3d状態との混成によりTi原子に磁気モーメントが誘起されていることを示唆する。Fe及びTi原子の軌道及びスピン磁気モーメントを磁気総和則を用いて評価を行った。Fe原子の軌道磁気モーメントは、xの増加にともない1原子あたり0.7から0.3$$mu_{B}$$に減少し、Feの3d状態がxの増加とともに遍歴性が増すことを示している。一方、Ti原子の軌道モーメントは1原子あたり0~0.06$$mu_{B}$$と見積もられた。


Prototype of thermo-optic switch consisting of Mach-Zehnder polymer waveguide drawn by focused proton beam

三浦 健太*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; 高野 勝昌*; 大久保 猛; 山崎 明義; 加田 渉; 横山 彰人; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

The Mach-Zehnder (MZ) type thermo-optic switch consisting of two MZ couplers, two phase shifting branches and a titanium thin-film heater over one branch was prototyped in this work. A MZ type waveguide pattern with a core width of 8 $$mu$$m and a MZ coupling angle of 2$$^{circ}$$ in a PMMA film was drawn by a 1.7 MeV focused proton beam with the beam size of about 1 $$mu$$m and the total dose of 100 nC/mm$$^2$$. The titanium thin-film heater and aluminum electrodes were formed using conventional photolithography and wet-etching processes. In the operation test of the switch, a light with a wave length of 1.55 $$mu$$m was injected into one side of the switch through a single-mode optical fiber, and the output light from another side of the switch was observed by an IR camera with varying an electric power supplied to the heater. A switching power was estimated to be 43.9 mW for an On/Off ratio of 9.0 dB in the test. This result showed that the switching power could be reduced compared with those of commercial silica-based switches.



三浦 健太*; 花泉 修*; 加田 渉*; 小澤 優介*; 稲田 和紀*; 久保田 篤志*; 河嶋 亮広*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 江夏 昌志; et al.

no journal, , 

イオンビーム照射技術を用いた光スイッチや発光素子の光機能デバイスの製作を目的として、(1)プロトンビーム描画を利用したマッハツェンダー(MZ)導波路型熱光学スイッチ、(2)SiO$$_{2}$$部材へのSiとCイオンの注入と1200$$^{circ}$$C以下でアニール処理を行うことによる可視領域で発光する材料の開発を行った。(1)では、Si基板上に下部クラッドのSiO$$_2$$層と光伝搬用のPMMA層をそれぞれ5$${mu}$$mと8$${mu}$$mに積層した試料に、1.7MeV, 1$${mu}$$m$$phi$$のH$$^{+}$$ビーム(50pA)を用いて、ドーズ量100nC/mm$$^2$$で、線幅8$${mu}$$mのY分岐を左右対称に接合した長さ$$sim$$30mmのMZ型の線を描画した。この後、上部クラッドとして10$$mu$$mのPMMA層を積層し、導波路とした。これを光スイッチとするため、フォトリソグラフィによりTi薄膜ヒーターとA$$ell$$電極を試料表面に形成し、波長1.55$${mu}$$mにおけるスイッチ特性を評価した。この結果、スイッチング電力は約43.9mW、ON/OFF比は約9.0dBと測定され、これらは従来型の石英系熱光学スイッチに比べ優位なものであった。(2)では、SiO$$_{2}$$部材への150keV-Siの注入量を5$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^2$$に固定し、75keV-Cの注入量を1, 3, 5, 7$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^2$$と変えた。照射後、大気中、1000$$^{circ}$$Cにおいて25分間のアニールを行い、発光の観測を行った結果、可視域の発光が観測できた。更に、Cイオンの照射量によって、発光ピーク波長がシフトすることから、発光色をイオンの注入量で制御可能であることも明らかになった。

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