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論文

Single crystal growth and unique electronic states of cubic chiral EuPtSi and related compounds

大貫 惇睦*; 垣花 将司*; 伊覇 航*; 仲井間 憲李*; 青木 大*; 仲村 愛*; 本多 史憲*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 郷地 順*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 29, p.012001_1 - 012001_9, 2020/02

EuPtSi with the cubic chiral structure exhibits a skyrmion phase under magnetic field. We succeeded in growing high-quality single crystals by the Bridgman method. Fermi surface splitting reflecting the noncentrosymmetric structure was successfully observed experimentally.

論文

Effect of electron correlations on spin excitation bandwidth in Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$ as seen via time-of-flight inelastic neutron scattering

村井 直樹; 鈴木 雄大*; 出田 真一郎*; 中島 正道*; 田中 清尚*; 池田 浩章*; 梶本 亮一

Physical Review B, 97(24), p.241112_1 - 241112_6, 2018/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.96(Materials Science, Multidisciplinary)

非弾性中性子散乱による鉄系超伝導体Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起測定を行い、約200meV程度のバンド幅を持つスピン波的分散を観測した。測定されたスペクトルは、同一試料に対する角度分解光電子分光測定により得られた電子バンドの繰り込み因子を考慮し、密度汎関数理論により構築された5軌道ハバード模型に乱雑位相近似を適応する事で再現される。これらの結果は電子バンドの繰り込みという形でしばしば現れる所謂、電子相関効果の観測が非弾性中性子散乱によっても可能であることを示すものである。

論文

Evidence for chiral $$d$$-wave superconductivity in URu$$_2$$Si$$_2$$ from the field-angle variation of its specific heat

橘高 俊一郎*; 清水 悠晴*; 榊原 俊郎*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 堤 康雅*; 野本 拓也*; 池田 浩章*; 町田 一成*

Journal of the Physical Society of Japan, 85(3), p.033704_1 - 033704_4, 2016/03

 被引用回数:23 パーセンタイル:13.11(Physics, Multidisciplinary)

Low-energy quasiparticle excitations in the heavy-fermion superconductor URu$$_2$$Si$$_2$$ were investigated by specific heat measurements as a function of temperature, magnetic field and its angle. Experimental results agree with the theoretical model for a superconducting gap with chiral $$d$$-wave symmetry.

論文

Direct observation of lattice symmetry breaking at the hidden-order transition in URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 笠原 成*; 福田 竜生; 杉本 邦久*; 安田 伸広*; 鶴原 悠悟*; 渡邊 大樹*; 水上 雄太*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.4188_1 - 4188_7, 2014/06

 被引用回数:45 パーセンタイル:8.27(Multidisciplinary Sciences)

We report on the observation of lattice symmetry breaking from the fourfold to twofold structure by high-resolution synchrotron X-ray diffraction measurements at zero field. Small orthorhombic symmetry-breaking distortion sets in at the transition temperature with a jump, uncovering the weakly first-order nature of the hidden-order transition. This distortion is observed only in ultra pure samples, implying a highly unusual coupling nature between the electronic pneumaticity and underlying lattice.

論文

Cyclotron resonance study of quasiparticle mass and scattering rate in the hidden-order and superconducting phases of URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 橋本 顕一郎*; 井加田 洸輔*; 鶴原 悠悟*; Lin, Y.-H.*; 宍戸 寛明*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; et al.

Physical Review B, 88(24), p.245131_1 - 245131_13, 2013/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:46.03(Materials Science, Multidisciplinary)

Detailed analyses of the cyclotron resonance lines in a uranium compound URu$$_2$$Si$$_2$$ are reported. The analyses of the resonance profiles reveals that the heavier branch of the split line has a larger scattering rate, providing evidence for the existence of hot-spot along the [110] direction. The result is consistent with the broken fourfold symmetry in the hidden-order phase.

論文

遍歴側から見たURu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序

池田 浩章*; 鈴木 通人

固体物理, 47(11), p.693 - 706, 2012/11

本稿では、最近の密度汎関数理論(DFT)に基づく第一原理的計算手法を最大限に生かして、遍歴電子状態に関する情報を詳細に読み解く方法について、発表者らが行ったウラン化合物URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序状態への研究例を中心に紹介している。これらの理論に基づく計算は、今後、重い電子系化合物における未解決問題を紐解くうえで、有用な研究手法となることが期待され、アクチナイド化合物だけでなく新物質開発研究一般において大きな波及効果を期待することができる。

論文

Emergent rank-5 nematic order in URu$$_2$$Si$$_2$$

池田 浩章*; 鈴木 通人; 有田 亮太郎*; 瀧本 哲也*; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*

Nature Physics, 8(7), p.528 - 533, 2012/07

 被引用回数:113 パーセンタイル:3.13(Physics, Multidisciplinary)

ウラン化合物URu$$_2$$Si$$_2$$が低温において示す隠れた量子秩序相は、長年、多岐に渡る研究がなされてきたが、その秩序構造は未だ明らかにされておらず、固体物理学の一つのミステリーと目されてきた(それゆえ、隠れた秩序相を呼ばれている)。本論文の目的は、第一原理計算手法に基づいて、その隠れた秩序相における秩序構造を同定することにある。本論文では電子状態の詳細な解析結果の報告とともに、URu$$_2$$Si$$_2$$の多極子相関の計算結果から、$$E$$$$^{-}$$対称性を持つ多極子のネマティック秩序が有力な秩序状態であることを示した。この結果は、実際に、実験的に観測される異方的な磁気励起、反強磁性秩序状態との競合、4回対称性の破れなどを含む実験結果を包括的に説明することに成功しており、長年の謎を解明する有力な秩序候補と言える。

論文

Cyclotron resonance in the hidden-order phase of URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 橋本 顕一郎*; 井加田 洸輔*; Lin, Y.-H.*; 宍戸 寛明*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 池田 浩章*; et al.

Physical Review Letters, 109(3), p.036401_1 - 036401_5, 2012/07

 被引用回数:48 パーセンタイル:10.3(Physics, Multidisciplinary)

First observation of cyclotron resonance in the hidden-order phase of ultra clean URu$$_2$$Si$$_2$$ is reported. An anomalous splitting of the sharpest resonance line under in-plane magnetic field rotation was found. This is most naturally explained by the domain formation, which breaks the fourfold rotational symmetry of the underlying tetragonal lattice. The result is consistent with the "nematic" Fermi liquid state, in which itinerant electrons have unidirectional correlations.

論文

Rotational symmetry breaking in the hidden-order phase of URu$$_2$$Si$$_2$$

岡崎 竜二*; 芝内 孝禎*; Shi, H. J.*; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 池田 浩章*; 松田 祐司*

Science, 331(6016), p.439 - 442, 2011/01

 被引用回数:180 パーセンタイル:1.67(Multidisciplinary Sciences)

The nature of the broken symmetry in the so-called "hidden order" phase transition in the heavyfermion compound URu$$_2$$Si$$_2$$ has posed a long-standing mystery. We report the emergence of an in-plane anisotropy of the magnetic susceptibility below the transition temperature, which breaks the four-fold rotational symmetry of the tetragonal URu$$_2$$Si$$_2$$. Our findings suggest that the hidden order phase is an electronic "nematic" phase, a translationally invariant metallic phase with spontaneous breaking of rotational symmetry.

論文

Possible pairing symmetry of superconductor Na$$_x$$CoO$$_2$$$$cdot y$$H$$_2$$O

西川 裕規; 池田 浩章*; 山田 耕作*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(5), p.1127 - 1130, 2004/05

 被引用回数:17 パーセンタイル:32.72(Physics, Multidisciplinary)

最近発見された水和コバルト酸化物超伝導体について、その超伝導機構が電子相関によるものかどうかを議論した。具体的には、第一原理計算を使用して得られた水和コバルト酸化物の電子構造を使用して、超伝導を議論するモデルを構成し、電子相関機構での有利な超伝導対を計算で予想した。電子相関の扱いは、電子相関に関する3次摂動で扱った。その結果、スピン一重項の場合はd波対が、スピン三重項の場合はf波対が有利であることがわかった。両者は同程度に有利であることもわかった。また電子相関による超伝導転移温度は、実験での転移温度を説明するにはかなり低いという結果になった。このことは水和コバルト酸化物超伝導体の超伝導に電子相関以外の機構が働いている可能性を示唆している。

論文

Possibility of ${it f}$-wave spin-triplet superconductivity in the CoO$$_{2}$$ superconductor; A Case study on a 2D triangular lattice in the repulsive hubbard model

池田 浩章*; 西川 裕規; 山田 耕作*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(1), p.17 - 20, 2004/01

 被引用回数:51 パーセンタイル:14.1(Physics, Multidisciplinary)

次最近接積分までを含む2次元三角格子ハバードモデルを用いて、電子数,次最近接積分を変化させた時に、どのような超伝導対が有利になるかを3次摂動論,スピン揺らぎ交換機構(FLEX)を用いて調べた。その結果${it f}$波超伝導対がパラメータの広い範囲で有利になることがわかった。またvertex補正項も考慮した方が、${it f}$波対に幾分有利になることが明らかになった。これらの結果から最近発見された水和コバルト酸化物超伝導体の超伝導機構について考察を加えた。その結果、水和コバルト酸化物超伝導体の電子構造の特徴に近いパラメータ領域では${it f}$波対が有利になっていることがわかった。

論文

Theory of superconductivity in strongly correlated electron systems

柳瀬 陽一*; 重城 貴信*; 野村 拓司; 池田 浩章*; 堀田 貴嗣; 山田 耕作*

Physics Reports; A Review Section of Physics Letters, 387(1-4), 149 Pages, 2003/11

強相関電子系の超伝導の本質的な性質について、統一的観点からのレビューを行う。具体的に取り上げる物質は、銅酸化物高温超伝導体,BEDT-TTF有機超伝導体,ルテニウム酸化物Sr$$_2$$RuO$$_4$$、そして重い電子系超伝導体である。実験結果についてのレビューをした後、Dyson-Gor'kov方程式に基づいて超伝導の性質を議論するための理論形式を説明する。そして、銅酸化物,有機導体,ルテニウム酸化物,重い電子系の超伝導に対する理論的結果を順に紹介していく。

口頭

Theory of magnetic properties in the spin-triplet superconducting state of Sr$$_2$$RuO$$_4$$

野村 拓司; 平島 大*; 池田 浩章*

no journal, , 

Sr$$_2$$RuO$$_4$$のスピン三重項超伝導状態におけるスピン帯磁率$$chi({bf q}, omega)$$とNMR緩和率$$1/T_1$$の計算結果を示す。現実的な電子構造を有した3バンドのHubbard模型から出発する。計算されたNMR緩和率は$$T_c$$以上でKorringa則を示し、$$T_c$$以下ではHebel-Slichterピークを伴うことなく$$T^3$$的振る舞いを示す。この温度依存性は実験と整合しているが、$$1/T_1$$の異方性($$[1/T_1]_c/[1/T_1]_{ab}$$)は実験で得られるような約2倍の大きさを説明できない。$$chi({bf q}, omega)$$の異方性,波数振動数依存性について議論する予定である。また、同じ超伝導ギャップ構造について、可能なスピン波モードについても議論する。

口頭

Sr$$_2$$RuO$$_4$$における$$d$$-ベクトルの異方性について

野村 拓司; 池田 浩章*

no journal, , 

スピン軌道相互作用を考慮した多バンドのハバード模型とdp模型を用いて、線形化されたエリアッシュベルグ方程式を解き、スピン三重項超伝導体Sr$$_2$$RuO$$_4$$における$$d$$ベクトルの方向を議論する。ここで、有効相互作用はオンサイトのクーロン相互作用について3次まで摂動展開して計算される。スピン軌道相互作用が小さい場合($$xi_{rm SO}$$$$sim$$0.05eV)には、Eu:$$d(k)//z$$状態が安定となり、実験事実とコンシステントであることが示される。

口頭

Effect of spin-orbit coupling on the $$d$$-vector in Sr$$_2$$RuO$$_4$$

野村 拓司; 池田 浩章*

no journal, , 

スピン軌道相互作用の$$d$$ベクトルへの影響を微視的な理論の観点から調べる。対相互作用はRuサイトのクーロン積分について3次までの摂動論で評価し、スピン軌道相互作用は正確に考慮される。結果として、現実的な小ささのスピン軌道相互作用については$$d$$ベクトルはRuO$$_2$$面に垂直になり、諸実験事実とコンシステントであることが示される。

口頭

第一原理計算に基づくSr$$_2$$RuO$$_4$$の有効模型と超伝導状態の解析

野村 拓司; 池田 浩章*

no journal, , 

本研究では、スピン三重項超伝導体と考えられているSr$$_2$$RuO$$_4$$について、第一原理バンド計算に基づいて精密な電子構造を持つタイトバインディング模型を作成し、その超伝導状態を議論する。具体的には、WIEN2kによって電子構造を決定し、フェルミ準位近辺の15バンドを取り出し、WIEN2WANNIERコードとWANNIER90コードを用いて最局在Wannier軌道を求め、15バンドのタイトバインディング模型を作成した。ここにRu4d電子間のオンサイトクーロン相互作用を加えることによって15バンドの$$dp$$模型が得られる。超伝導に関して、$$k_z=0$$の状態を採って2次元の15バンド$$dp$$模型を考え、有効相互作用を電子間クーロン相互作用について3次までの摂動論で取り扱い、線形化されたエリアッシュベルグ方程式を数値的に解く。結果として、超伝導秩序変数(ギャップ関数)の波数依存性やバンド依存性などを決定する。Ru4$$d$$電子間にスピン軌道相互作用を導入し$$d$$ベクトルの縮退を解くことで、$$d$$ベクトルの異方性も議論する。

口頭

電子相関効果によるBa$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起バンドの繰り込み

村井 直樹; 梶本 亮一; 鈴木 雄大*; 出田 真一郎*; 中島 正道*; 池田 浩章*; 田中 清尚*

no journal, , 

鉄系超伝導体の発見以来、その磁性・超伝導を対象とした中性子散乱研究が盛んに行われてきた。今回我々はホールドープ型鉄系超伝導体Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起の測定をJ-PARCチョッパー分光器「四季」にて行い、ブリルアンゾーン中心から境界までをカバーする磁気励起データを得た。得られた磁気励起の運動量・エネルギー方向の構造は、同一試料のARPES測定から決定されたバンド繰り込み因子を考慮することで、5軌道模型に対する乱雑位相近似(RPA)により再現される。これら結は、電子相関効果としてしばしば現れる電子バンドの繰り込み効果が磁気励起においても現れることを意味する。講演では鉄系超伝導体の電子構造の情報がどのように磁気励起スペクトルに反映されるのかについて議論する。

口頭

Large downward renormalization of spin excitation energies in Ba$$_{1-x}$$K$$_{x}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$ due to electron correlation effects

村井 直樹; 梶本 亮一; 鈴木 雄大*; 池田 浩章*; 中島 正道*; 出田 真一郎*; 田中 清尚*

no journal, , 

鉄系超伝導体の発見以来、その磁性・超伝導を対象とした中性子散乱研究が盛んに行われてきた。今回我々はホールドープ型鉄系超伝導体Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起の測定をJ-PARCチョッパー分光器「四季」にて行い、ブリルアンゾーン中心から境界までをカバーする磁気励起データを得た。得られた磁気励起の運動量・エネルギー方向の構造は、同一試料のARPES測定から決定されたバンド繰り込み因子を考慮することで、5軌道模型に対する乱雑位相近似(RPA)により再現される。これらの結果は、電子相関効果としてしばしば現れる電子バンドの繰り込み効果が磁気励起においても現れることを意味する。講演では鉄系超伝導体の電子構造の情報がどのように磁気励起スペクトルに反映されるのかについて議論する。

口頭

電子相関効果によるBa$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起バンドの繰り込み

村井 直樹; 梶本 亮一; 鈴木 雄大*; 中島 正道*; 池田 浩章*; 出田 真一郎*; 田中 清尚*

no journal, , 

鉄系超伝導体の発見以来、その磁性・超伝導を対象とした中性子散乱研究が盛んに行われてきた。今回我々はホールドープ型鉄系超伝導体Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起の測定をJ-PARCチョッパー分光器「四季」にて行い、ブリルアンゾーン中心から境界までをカバーする磁気励起データを得た。得られた磁気励起の運動量・エネルギー方向の構造は、同一試料のARPES測定から決定されたバンド繰り込み因子を考慮することで、5軌道模型に 対する乱雑位相近似(RPA)により再現される。これらの結果は、電子相関効果としてしばしば現れる電子バンドの繰り込み効果が磁気励起においても現れることを意味する。講演では鉄系超伝導体の電子構造の情報がどのように磁気励起スペクトルに反映されるのかについて議論する。

口頭

Effect of electron correlations on spin excitation bandwidth in Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$ as seen via time-of-flight inelastic neutron scattering

村井 直樹; 梶本 亮一; 鈴木 雄大*; 池田 浩章*; 中島 正道*; 出田 真一郎*; 田中 清尚*

no journal, , 

非弾性中性子散乱による鉄系超伝導体Ba$$_{0.75}$$K$$_{0.25}$$Fe$$_{2}$$As$$_{2}$$の磁気励起測定を行い、約200meV程度のバンド幅を持つスピン波的分散を観測した。測定されたスペクトルは、同一試料に対する角度分解光電子分光測定により得られた電子バンドの繰り込み因子を考慮し、密度汎関数理論により構築された5軌道ハバード模型に乱雑位相近似を適応することで再現される。これらの結果は電子バンドの繰り込みという形でしばしば現れる所謂、電子相関効果の観測が非弾性中性子散乱によっても可能であることを示すものである。

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