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論文

Evidence of a structural quantum critical point in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ from a lattice dynamics study

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; 今井 正樹*; 谷奥 泰明*; 金川 響*; 村川 譲一*; 森山 広大*; Zhang, W.*; Lai, K. T.*; 吉村 一良*; et al.

Physical Review B, 98(16), p.161103_1 - 161103_5, 2018/10

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

Approaching a quantum critical point has been an effective route to stabilize superconductivity. While the role of magnetic QCPs has been extensively discussed, similar exploration of a structural QCP is scarce. Using inelastic X-ray scattering, we examine the phonon spectrum of the nonmagnetic quasi-skutterudite (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$, which represents a precious system to explore the interplay between structural instabilities and superconductivity by tuning the Ca concentration x. We unambiguously detect the softening of phonon modes around the M point on cooling towards the structural transition. Intriguingly, at x = 0:85, the soft mode energy squared at the M point extrapolates to zero at -5.7 K, providing the first compelling microscopic evidence of a structural QCP in (Ca$$_x$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$. The enhanced phonon density-of-states at low energy provides the essential ingredient for realizing strong-coupling superconductivity near the structural QCP.

論文

Effect of $$B$$-site randomness on the antiferroelectric/relaxor nature of the ground state; Diffuse and inelastic X-ray scattering study of Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_3$$

大和田 謙二*; 塚田 慎也*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 水木 純一郎*; 大和 英弘*; 安田 直彦*; 寺内 暉*

Physical Review B, 98(5), p.054106_1 - 054106_10, 2018/08

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

The effect of $$B$$-site randomness on the antiferroelectric/relaxor nature of the ground state was investigated by studying diffuse and inelastic X-ray scattering from ordered and disordered Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_3$$ (O- and D-PIN) single crystals. The diffuse scattering measurement of O-PIN (antiferroelectric at $$T<T_N$$) shows the existence of ferroelectrically interactive local polarization above $$T_N$$. Inelastic X-ray scattering shows that the transverse-acoustic (TA) and transverse-optic (TO) modes are dominant at $$Tsim$$800 K, while the central peak (CP) and TA modes are coupled and majorly contribute to the critical behavior of the diffuse scattering at $$T_N$$. Upon these results, the $$B$$-site randomness is discussed in terms of suppressing the antiferroelectric instability and enhancing the polarization fluctuation.

論文

Inelastic X-ray scattering of $$RT$$Al$$_3$$ ($$R$$ = La, Ce, $$T$$ = Cu, Au)

筒井 智嗣*; 金子 耕士; Pospisil, J.; 芳賀 芳範

Physica B; Condensed Matter, 536, p.24 - 27, 2018/05

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

Inelastic X-ray scattering (IXS) experiments of RTAl$$_3$$ ($$R$$ = La Ce, $$T$$ = Cu, Au) were carried out at 300 and 5.5 K. The spectra between LaCuAl$$_3$$ and CeCuAl$$_3$$ (LaAuAl$$_3$$ and CeAuAl$$_3$$) are nearly identical at both temperatures except for temperature factors such as temperature dependence of Bose factor in IXS spectra and effect on thermal expansion. This means that no evident temperature dependence of IXS spectra was observed in CeTAl$$_3$$ ($$T$$ = Cu, Au).

論文

Second-order structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$

Cheung, Y. W.*; Hu, Y. J.*; Goh, S. K.*; 金子 耕士; 筒井 智嗣; Logg, P. W.*; Grosche, F. M.*; 金川 響*; 谷奥 泰明*; 今井 正樹*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032002_1 - 032002_4, 2017/04

BB2016-0329.pdf:0.86MB

(Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ is a member of the substitution series (Ca$$_{x}$$Sr$$_{1-x}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ which has recently been argued to feature a structural quantum critical point at $$x_c$$ = 0.9. In the stoichiometric compound Sr$$_{3}$$Rh$$_{4}$$Sn$$_{13}$$, the structural transition at $$T^*$$ $$approx$$ 138 K has been shown to be a second-order phase transition. Moving towards xc, we examine the character of the structural transition in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ (i.e. $$x$$ = 0.5, $$T^*$$ $$approx$$ 55 K) using electrical resistivity, heat capacity and X-ray scattering. The absence of the thermal hysteresis in specific heat around $$T^*$$, and the continuous evolution of the superlattice reflection detected by X-ray diffraction are consistent with the scenario that the structural transition associated with a modulation vector $$q$$ = (0.5, 0.5, 0) in (Ca$$_{0.5}$$Sr$$_{0.5}$$)$$_3$$Rh$$_4$$Sn$$_{13}$$ remains second-order on approaching the quantum critical point.

論文

Impurity effects in the microscopic elastic properties of polycrystalline Mg-Zn-Y alloys with a synchronised long-period stacking ordered phase

細川 伸也*; 木村 耕治*; 山崎 倫昭*; 河村 能人*; 吉田 亨次*; 乾 雅祝*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 川北 至信; 伊藤 晋一*

Journal of Alloys and Compounds, 695, p.426 - 432, 2017/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:60.17(Chemistry, Physical)

Inelastic X-ray scattering (IXS) was performed on polycrystalline Mg$$_{97}$$Zn$$_1$$Y$$_2$$ and Mg$$_{85}$$Zn$$_6$$Y$$_9$$ alloys with synchronized long-period stacking ordered (LPSO) phase for investigating the impurity effects in the microscopic elastic properties. Inelastic neutron scattering (INS) was also carried out on the former alloy. LA modes were clearly observed in the IXS spectra of both the LPSO alloys, while TA modes can mainly be detected in the second Brillouin zone. Broader inelastic signals and larger quasielastic peaks are characteristic due to the phonon scattering by the Zn/Y impurities. Only the TA excitation energies increase by adding the impurities, which indicates a harder stiffness of the bond angles relating to the L1$$_2$$-type clusters in the LPSO alloys. New dispersion-less excitation modes are observed at about 10 meV by adding the Zn/Y impurities. By comparing with the INS data, the contributions of the impurities to these excitations are discussed using differences in the scattering cross-sections between neutrons and X-rays.

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

M$"o$ssbauer spectroscopy of actinide compounds

筒井 智嗣

M$"o$ssbauer Effect Reference and Data Journal, 38(4), p.105 - 111, 2015/06

アクチノイド化合物のメスバウアー分光は日本でも海外でも実施可能な施設は限られる。日本におけるアクチノイドのメスバウアー分光の研究は1990年代に先端基礎研究センターにおいて開始された。本稿では、1996年に先端基礎研究センターで開始されたU-238メスバウアー分光及び東北大学金属材料研究所で開始されたネプツニウム金属間化合物のメスバウアー分光に関する研究成果について纏めた。また、これらのアクチノイドのメスバウアー分光の研究成果のレビューを行うとともに、その発展に寄与された故那須三郎阪大名誉教授の貢献に関してまとめたものである。

論文

X-ray absorption spectroscopy and novel electronic properties in heavy fermion compounds YbT$$_{2}$$Zn$$_{20}$$ (T: Rh and Ir)

本多 史憲*; 広瀬 雄介*; 三宅 厚志*; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 筒井 智嗣*; 綿貫 徹; 渡辺 真仁*; 竹内 徹也*; 摂待 力生*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 592(1), p.012021_1 - 012021_5, 2015/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:43.74

重い電子系化合物YbT$$_{2}$$Zn$$_{20}$$(T: Rh and Ir)について、X線吸収分光法によりYb価数観察を行った。いずれの化合物でもYb価数は温度依存性を示し、約100K以下で冷却とともにYb価数が減少する変化が見られた。これは、同型化合物であるYbCo$$_{2}$$Zn$$_{20}$$において温度依存性が見られないこととは対照的な結果である。

論文

Anharmonic Pr guest modes in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ investigated by inelastic X-ray scattering

筒井 智嗣; 金子 耕士; 宮崎 亮一*; 東中 隆二*; 青木 勇二*; 小林 理気*; 脇本 秀一; Baron, A. Q. R.*; 菅原 仁*; 佐藤 英行*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011060_1 - 011060_5, 2014/06

We have investigated the Ru/Os concentration dependence of the Pr guest mode in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ and its variation with temperature. The Pr guest mode at 3.2 meV in PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ at the N point linearly shifts to a higher energy with the substitution of Ru into the Os site. The energy of the Pr guest mode decreases with decreasing temperature for all compositions, indicating the presence of an anharmonic potential at the Pr site. The slope of the temperature dependence of the guest mode energy is steeper for pure PrOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ than for the other Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$ compounds we measured. The present results imply the importance of the transition metal in determining anharmonicity in Pr(Os$$_{1-x}$$Ru$$_x$$)$$_4$$Sb$$_{12}$$.

論文

Multi-spin-state dynamics during insulator-metal crossover in LaCoO$$_3$$

土居 篤典*; 藤岡 淳*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; 奥山 大輔*; 田口 康二郎*; 有馬 孝尚*; Baron, A. Q. R.*; 十倉 好紀*

Physical Review B, 90(8), p.081109_1 - 081109_4, 2014/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:35.48(Materials Science, Multidisciplinary)

The phonon dynamics of spin-state crossover for perovskite LaCoO$$_3$$ was investigated using infrared and inelastic X-ray spectroscopy. We observed that the Co-O bond stretching phonons couples to the thermally excited spin-state. The momentum dispersion of the optical mode is anomalously dispersionless (less than 3 meV), and this supports the spin-state disproportionation scenario. The steep enhancement of spin-state fluctuation compared to the charge gap suggests the density dependent spin state disproportionation; a simple low spin (LS)/high spin (HS)- or LS/intermediate spin (IS)-state disproportionation is realized at the initial stage with dilute HS- (or IS-) state density, while the complex spin-state disproportionation involving all of the LS-, IS- and HS-state is formed when the density of HS- (or IS-) state is enhanced.

論文

Temperature and magnetic field dependent Yb valence in YbRh$$_2$$Si$$_2$$ observed by X-ray absorption spectroscopy

中井 裕人*; 海老原 孝雄*; 筒井 智嗣*; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 中村 俊幸*; 近藤 晃弘*; 金道 浩一*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 82(12), p.124712_1 - 124712_5, 2013/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:42.61(Physics, Multidisciplinary)

重い電子化合物であるYbRh$$_2$$Si$$_2$$のYb価数の温度磁場依存性をX線吸収分光で観測した。測定からは、何れも突然の変化なしに、Yb価数が2Kから200Kの範囲で温度の下降に伴い減少することと、0Tから33Tの範囲で磁場の増加に伴い増加することが明かになった。Ybの価数は、磁場と温度に依存して、2.92から2.96の範囲であった。価数が2Kでは0Tで2.92で33Tで2.93である点で、YbRh$$_2$$Si$$_2$$は価数揺動状態にあることがわかり、高磁場でも整数価数に届かない。これらの結果はYbの価数が整数価数の3+に非常に近く、降温に伴い減少し、磁場の印加に伴い3+に近づくというこれまでの知識を支持するものである。

論文

Study of exotic uranium compounds using $$^{238}$$U M$"o$ssbauer spectroscopy

筒井 智嗣; 中田 正美

M$"o$ssbauer Spectroscopy; Applications in Chemistry, Biology, and Nanotechnology, p.123 - 140, 2013/10

先端基礎研究センターで行われたウラン金属間化合物に関する$$^{238}$$Uメスバウア分光の結果に関してレビューを行った。われわれの研究以前には、$$^{238}$$U核の第1励起状態の核磁気モーメントの大きさが未知で、内部磁場を用いた磁性に関する定量分析は行うことができなかった。そこで、われわれは$$^{235}$$U NMRと$$^{238}$$Uメスバウア分光によるUO$$_{2}$$の内部磁場から$$^{238}$$U核の第1励起状態の核磁気モーメントを決定した。その後、種々のウラン金属間化合物、特に重い電子的振舞や2次元フェルミ面物質など、強相関電子系に分類される物質群についての$$^{238}$$Uメスバウア分光を行い、その物性の微 視電子状態について議論を行った。

論文

Effect of B-site randomness on the antiferroelectric/relaxor nature of the ground state; Inelastic X-ray scattering study of Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$

大和田 謙二; 福田 竜生; 水木 純一郎; 廣田 和馬*; 寺内 暉*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 大和 英弘*; 安田 直彦*

Journal of the Korean Physical Society, 59(3), p.2509 - 2514, 2011/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:75.59(Physics, Multidisciplinary)

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$(PIN)はペロヴスカイトBサイトの秩序度により反強誘電状態,強誘電状態,リラクサー状態を取りうる物質である。秩序PINは鉛複合ペロヴスカイトPb(B'B'')O$$_{3}$$においてBサイトランダムネスのない系であり、Bサイトランダムネスによる反強誘電状態/リラクサー状態の起源を探るには理想的な物質である。われわれはX線非弾性散乱実験を行った。準弾性散乱(QE)は臨界スローダウンを示し横波音響(TA)フォノンは反強誘電転移点($$T_{rm N}$$)までソフト化を示す一方、横波光学モードは低温までソフト化を続けた。これらの結果は、反強誘電相転移はQEの起源とTAフォノンによるものであるが、強誘電相関は確固としてその背後に存在していることを示している。これらの結果を元に、Bサイトランダムネスの効果について議論する。

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

Unconventional ferroelectric transition in the multiferroic compound TbMnO$$_{3}$$ revealed by the absence of an anomaly in $$c$$-polarized phonon dispersion

梶本 亮一; 佐賀山 基*; 佐々井 健蔵*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; 有馬 孝尚*; 廣田 和馬*; 三井 由佳利*; 吉澤 英樹*; Baron, A. Q. R.*; et al.

Physical Review Letters, 102(24), p.247602_1 - 247602_4, 2009/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.29(Physics, Multidisciplinary)

TbMnO$$_{3}$$ exhibits a spontaneous electric polarization along $$mathbf{c}$$ concomitantly with a spiral spin ordering modulated along $$mathbf{b}$$ below $$T$$$$_{rm c}$$ = 28 K. We have performed inelastic X-ray scattering measurements on a single crystal of TbMnO$$_{3}$$ to clarify whether phonon anomalies related to the ferroelectricity exist. We measured transverse modes, especially the Mn-O-Mn bending mode polarized along $$mathbf{c}$$ and propagating along $$mathbf{b}$$, which we expect is most relevant to the ferroelectricity. However, no anomaly was found in the phonon dispersion below 50 meV across $$T$$$$_{rm c}$$. The present result suggests that the mechanism of ferroelectricity in TbMnO$$_3$$ is different from that of a conventional displacive-type ferroelectric. The weak coupling between electric polarization and lattice in TbMnO$$_{3}$$ strongly suggests that the ferroelectricity is mainly derived from the spiral spin ordering.

論文

Antiferroelectric correlation in relaxor Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$ and ferroelectric correlation in antiferroelectric Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$

大和田 謙二; 廣田 和馬*; 寺内 暉*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 水木 純一郎; 大和 英弘*; 安田 直彦*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 34(1), p.19 - 22, 2009/03

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$(PIN)はBサイトの秩序度を変えることにより、反強誘電体(完全秩序化),強誘電体(部分秩序化),リラクサー(完全無秩序化)の状態を取りうる。筆者らがこれまでに行ったX線非弾性散乱の結果から、PINにおいては反強誘電,強誘電不安定性が共存しBサイトのランダムネスによってその不安定性が制御され、反強誘電からリラクサーまでの各相が現れるモデルを提案した。今回われわれは、このモデルの妥当性を調べるためにリラクサーPINのフォノン,反強誘電PINの散漫散乱に注目した。リラクサーPINのフォノンはゾーン境界で反強誘電相関を示す弱いソフト化を示した。一方、反強誘電PINにおいてはゾーン中心において散漫散乱が観測され強誘電相関の存在を示唆する結果を得た。これらの結果は、われわれの提案した反強誘電相関と強誘電相関の共存を示すものである。

論文

Lattice dynamics of LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$ and PrFeAsO$$_{1-y}$$ via inelastic X-ray scattering and first-principles calculation

福田 竜生; Baron, A. Q. R.*; 社本 真一; 石角 元志; 中村 博樹; 町田 昌彦; 内山 裕士*; 筒井 智嗣*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 77(10), p.103715_1 - 103715_4, 2008/10

 被引用回数:39 パーセンタイル:14.25(Physics, Multidisciplinary)

X線非弾性散乱により、LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$($$x$$=0, 0.1)及びPrFeAsO$$_{1-y}$$($$ysim$$0.1)の格子振動の測定を行った。3種類の粉末試料の測定により格子振動の状態密度が、PrFeAsO$$_{1-y}$$単結晶試料の測定により格子振動の分散関係が決定される。その結果、室温での全測定結果を矛盾なく説明するモデルは、第一原理計算の計算結果においてFe-As間のバネ定数を30%弱めることで得られることがわかった。

論文

Intrinsic ferroelectric instability in Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$ revealed by changing B-site randomness; Inelastic X-ray scattering study

大和田 謙二; 廣田 和馬*; 寺内 暉*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 水木 純一郎; 大和 英弘*; 安田 直彦*

Physical Review B, 77(9), p.094136_1 - 094136_8, 2008/03

 被引用回数:15 パーセンタイル:39.06(Materials Science, Multidisciplinary)

Pb(In$$_{1/2}$$Nb$$_{1/2}$$)O$$_{3}$$は、Bサイトのランダムネスの効果により反強誘電から強誘電リラクサーまで幅広い状態を取りうる。われわれは基底状態がBサイトイトランダムネスの影響で大きく変わることについての理由を探るべく、高分解能X線非弾性散乱を用いてBサイトランダムネスとフォノンの関係を調べた結果、反強誘電領域においても強い強誘電ソフトモードが存在することを明らかにし、次のようなストリーを提案した。PINにおいては反強誘電不安定性と強誘電不安定性が共存しており、perfectly ordered PINの場合反強誘電不安定性が優勢となっている。そこに、Bサイトランダムネスが導入されると反強誘電不安定性が真っ先に抑制される。一方、強誘電不安定性はランダムネスの影響を受けにくいため、Bサイトランダムネスが導入されても強誘電不安定性は残り、そこで初めて強誘電性が顔を出す。しかし、Bサイトが完全無秩序の場合は長距離秩序に至らないため、ナノスケール強誘電領域にとどまりリラクサー状態が発現する。

論文

Lattice dynamics of the Zn-Mg-Sc icosahedral quasicrystal and its Zn-Sc periodic 1/1 approximant

de Boissieu, M.*; Francoual, S.*; Minalkovi$v{c}$, M.*; 柴田 薫; Baron, A. Q. R.*; Sidis, Y.*; 石政 勉*; Wu, D.*; Lograsso, T.*; Regnault, L.-P.*; et al.

Nature Materials, 6(12), p.977 - 984, 2007/12

 被引用回数:29 パーセンタイル:21.76(Chemistry, Physical)

局所構造及び(周期性又は準周期性)長距離秩序のそれぞれが格子振動に及ぼす影響を研究する目的でZn-Mg-Sc正20面体準結晶及びZn-Sc周期性1/1近似結晶の単結晶を用いた非弾性中性子,X-ray散乱実験を実施した。全体的な格子振動の相似性や横波分散関係に擬ギャップが共通して存在する等の定性的な相似性を別にすると、準結晶中と近似結晶中の格子振動には定量的な違いが観測された。例えば近似結晶中の格子振動の方が擬ギャップが大きくはっきりしている点である。またこれらの実験結果は精密原子構造モデルと振動型ペアポテンシャルをもとにしたシミュレーションと比較が行われよく再現されることが明らかになった。

論文

Phonon softening in superconducting diamond

Hoesch, M.*; 福田 竜生; 水木 純一郎; 竹之内 智大*; 河原田 洋*; Sutter, J. P.*; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 長尾 雅則*; 高野 義彦*

Physical Review B, 75(14), p.140508_1 - 140508_4, 2007/04

 被引用回数:29 パーセンタイル:21.76(Materials Science, Multidisciplinary)

CVD法を用いて作成した、超伝導(転移温度4.2K)を示す高品質のボロンドープダイヤモンド薄膜試料を用い、非弾性X線散乱によってフォノンの測定を行った。同じくCVD法を用いて作成した、ボロンをドープしていないダイヤモンド薄膜試料のフォノンも測定し、これとの比較によって、[111]及び[001]方向ともに、音響モードはほとんど変化ないのに対し、光学モードはブリルアンゾーン境界で約2meV、ブリルアンゾーン中心($$Gamma$$点)付近で約8meVソフト化していることがわかった。この実験結果から電子格子相互作用係数を見積もると約$$lambda$$=0.33となり、これは、$$Gamma$$点を中心とするフェルミ面と光学モードとの相互作用を通じて電子対を形成するという理論モデルを支持するものとなっている。

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