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論文

Mictomagnetism and suppressed thermal conduction of the prototype high-entropy alloy CrMnFeCoNi

Yang, J.*; Ren, W.*; Zhao, X.*; 菊地 龍弥*; Miao, P.*; 中島 健次; Li, B.*; Zhang, Z.*

Journal of Materials Science and Technology, 99, p.55 - 60, 2022/02

物性測定と中性子散乱を組み合わせることにより、面心立方高エントロピー合金CrMnFeCoNiの磁気および熱輸送特性を調べた。DCおよびAC帯磁率は、温度領域全体で反強磁性および強磁性相互作用が共存する常磁性挙動を示し、それぞれ、常磁性から反強磁性への遷移、反強磁性から強磁性への遷移、およびスピン凍結に対応して、約80, 50、および20Kで3つの異常が見られる。電気伝導率と熱伝導率はNiに比べて大幅に低下しており、格子熱伝導率の温度依存性はガラスのようなプラトーを示す。非弾性中性子散乱測定は弱い非調和性を示唆し、熱輸送は欠陥散乱によって支配されると思われる。

論文

Stacking fault driven phase transformation in CrCoNi medium entropy alloy

He, H.*; Naeem, M.*; Zhang, F.*; Zhao, Y.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Wang, B.*; Wu, X.*; Lan, S.*; Wu, Z.*; et al.

Nano Letters, 21(3), p.1419 - 1426, 2021/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:0(Chemistry, Multidisciplinary)

In CrCoNi, a so-called medium-entropy alloy, an fcc-to-hcp phase transformation has long been anticipated. Here, we report an in situ loading study with neutron diffraction, which revealed a bulk fcc-to-hcp phase transformation in CrCoNi at 15 K under tensile loading. By correlating deformation characteristics of the fcc phase with the development of the hcp phase, it is shown that the nucleation of the hcp phase was triggered by intrinsic stacking faults. The confirmation of a bulk phase transformation adds to the myriads of deformation mechanisms available in CrCoNi, which together underpin the unusually large ductility at low temperatures.

論文

Magnetic-field and composition tuned antiferromagnetic instability in the quantum spin-liquid candidate NaYbO$$_2$$

Guo, J.*; Zhao, X.*; 河村 聖子; Ling, L.*; Wang, J.*; He, L.*; 中島 健次; Li, B.*; Zhang, Z.*

Physical Review Materials (Internet), 4(6), p.064410_1 - 064410_7, 2020/06

 被引用回数:4 パーセンタイル:51.8(Materials Science, Multidisciplinary)

NaYbO$$_2$$ has been reported as a possible host for the quantum spin-liquid state. Here, the composition-dependent polycrystalline Na$$_{1-x}$$YbO$$_2$$ ($$x = 0$$, 0.03, and 0.07) has been investigated by combining high-field magnetizations and inelastic neutron scattering techniques. For the $$x = 0$$ sample, no signature of a magnetic order is observed down to 0.3 K. Inelastic neutron scattering measurement suggests a continuous low-energy excitation spectrum centered at momentum transfer $$(Q) sim 1.25$$~$AA$^{-1}$$ and extending up to energy transfer $$(E) sim 2.0$$~meV. In contrast, $$x = 0.03$$ and 0.07 samples exhibit magnetic transitions at 1.1 and 2.3 K, respectively. High-field magnetization measurements indicate similar behaviors for $$x = 0$$ and 0.03 samples including plateau-like features at the 1/3 saturated magnetization, which implies that the spin disorder in the $$x = 0$$ sample might be suppressed preceding the emergence of the up-up-down phase. This composition- and field-dependent study allows us to construct complete phase diagrams indicating that NaYbO$$_2$$ is a promising candidate for the quantum spin-liquid state in close proximity to the antiferromagnetic instability tuned by the application of magnetic fields as well as controlling the concentration of Na$$^+$$ ion vacancies.

論文

Ultralow thermal conductivity from transverse acoustic phonon suppression in distorted crystalline $$alpha$$-MgAgSb

Li, X.*; Liu, P.-F.*; Zhao, E.*; Zhang, Z.*; Guide, T.*; Le, M. D.*; Avdeev, M.*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 古府 麻衣子; et al.

Nature Communications (Internet), 11(1), p.942_1 - 942_9, 2020/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:93.25(Multidisciplinary Sciences)

高性能の熱電材料実現には低熱伝導率が必要であり、その機構としてはフォノンの非調和によるもの、あるいは、結晶構造の動的な乱れによるフォノンの散乱によるものがあげられ、どちらも中性子散乱でその現象が明らかにされている。我々は中性子散乱と第一原理計算を組み合わせ、$$alpha$$-MgAgSbにおいて、静的な結晶構造の乱れとフォノンの非調和性が組み合わされて極端に低い熱伝導率が実現されているということを見いだしたので、これを報告する。

論文

Coexistence of ferromagnetic and stripe-type antiferromagnetic spin fluctuations in YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$

Wo, H.*; Wang, Q.*; Shen, Y.*; Zhang, X.*; Hao, Y.*; Feng, Y.*; Shen, S.*; He, Z.*; Pan, B.*; Wang, W.*; et al.

Physical Review Letters, 122(21), p.217003_1 - 217003_5, 2019/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:35.62(Physics, Multidisciplinary)

We report neutron scattering measurements of single-crystalline YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state, which has the same crystal structure as the 122 family of iron pnictide superconductors. YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ does not exhibit long-range magnetic order but exhibits strong spin fluctuations. Like the iron pnictides, YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ displays anisotropic stripe-type antiferromagnetic spin fluctuations at ($$pi, 0, pi$$). More interesting, however, is the observation of strong spin fluctuations at the in-plane ferromagnetic wave vector ($$0, 0, pi$$). These ferromagnetic spin fluctuations are isotropic in the ($$H, K$$) plane, whose intensity exceeds that of stripe spin fluctuations. Both the ferromagnetic and stripe spin fluctuations remain gapless down to the lowest measured energies. Our results naturally explain the absence of magnetic order in YFe$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and also imply that the ferromagnetic correlations may be a key ingredient for iron-based materials.

論文

Faradaically selective membrane for liquid metal displacement batteries

Yin, H.*; Chung, B.*; Chen, F.*; 大内 隆成*; Zhao, J.*; 田中 伸幸; Sadoway, D. R.*

Nature Energy (Internet), 3(2), p.127 - 131, 2018/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:76.28(Energy & Fuels)

リチウムイオン選択性を有する多孔質伝導膜を用い、正極と負極の電極金属を分離することで、性能劣化が小さく、高い充放電効率が得られるこれまでにない概念の溶融塩蓄電池の開発を行った。多孔質伝導膜にセラミックスの窒化チタン焼結体を、正・負極材に、それぞれ鉛及びリチウム鉛を使用した蓄電池を作製し、作動温度410$$^{circ}$$Cにおける100サイクル試験を行った。初期の100サイクル平均の性能で、充放電効率が90%以上と優れた性能を達成するとともに、その間の充放電効率の低下速度は1サイクル当たり0.0017%が得られた。これは10年経過後も充放電効率の劣化は10%以下と高寿命であることを示している。また、多孔質状金属(ステンレス及びチタン)に窒化チタンをコーティングした多孔質伝導膜を使用した場合においても、同様の充放電効率を示すことを明らかにした。このように本開発で導入した金属を基盤とする多孔質伝導膜は、低電気抵抗が可能な薄膜化かつ工業的スケールアップに向けた大型化が期待できるものである。

論文

Uniaxial pressure effect on the magnetic ordered moment and transition temperatures in BaFe$$_{2-x}$$T$$_{x}$$As$$_{2}$$ ($$T$$ = Co,Ni)

Tam, D. M.*; Song, Y.*; Man, H.*; Cheung, S. C.*; Yin, Z.*; Lu, X.*; Wang, W.*; Frandsen, B. A.*; Liu, L.*; Gong, Z.*; et al.

Physical Review B, 95(6), p.060505_1 - 060505_6, 2017/02

 被引用回数:18 パーセンタイル:75.96(Materials Science, Multidisciplinary)

We use neutron diffraction and muon spin relaxation to study the effect of in-plane uniaxial pressure on the antiferromagnetic (AF) orthorhombic phase in BaFe$$_{2-x}$$T$$_{x}$$As$$_{2}$$ and its Co- and Ni-substituted members near optimal superconductivity. In the low-temperature AF ordered state, uniaxial pressure necessary to detwin the orthorhombic crystals also increases the magnetic ordered moment, reaching an 11% increase under 40 MPa for BaFe$$_{1.9}$$Co$$_{0.1}$$As$$_2$$, and a 15% increase for BaFe$$_{1.915}$$Ni$$_{0.085}$$As$$_2$$. We also observe an increase of the AF ordering temperature ($$T_N$$) of about 0.25 K/MPa in all compounds, consistent with density functional theory calculations that reveal better Fermi surface nesting for itinerant electrons under uniaxial pressure. The doping dependence of the magnetic ordered moment is captured by combining dynamical mean field theory with density functional theory, suggesting that the pressure-induced moment increase near optimal superconductivity is closely related to quantum fluctuations and the nearby electronic nematic phase.

論文

Spin excitations in optimally P-doped BaFe$$_2$$(As$$_{0.7}$$P$$_{0.3}$$)$$_2$$ superconductor

Hu, D.*; Yin, Z.*; Zhang, W.*; Ewings, R. A.*; 池内 和彦*; 中村 充孝; Roessli, B.*; Wei, Y.*; Zhao, L.*; Chen, G.*; et al.

Physical Review B, 94(9), p.094504_1 - 094504_7, 2016/09

AA2016-0252.pdf:2.18MB

 被引用回数:14 パーセンタイル:64.66(Materials Science, Multidisciplinary)

最適Pドープされた超伝導体BaFe$$_2$$(As$$_{0.7}$$P$$_{0.3}$$)$$_2$$ (T$$_c$$=30K)におけるスピン励起の温度及びエネルギー依存性が非弾性中性子散乱実験を使って調べられた。我々の実験結果は密度汎関数理論や動的平均場理論で予想される計算結果と矛盾しておらず、BaFe$$_2$$(As$$_{0.7}$$P$$_{0.3}$$)$$_2$$における平均プニクトゲン高さの減少が、電子相関の強さを弱め、磁気励起の有効バンド幅の増加に寄与することを示唆している。

論文

Diluted ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)P with decoupled charge and spin doping

Deng, Z.*; Zhao, K.*; Gu, B.; Han, W.*; Zhu, J. L.*; Wang, X. C.*; Li, X.*; Liu, Q. Q.*; Yu, R. C.*; 後神 達郎*; et al.

Physical Review B, 88(8), p.081203_1 - 081203_5, 2013/08

 被引用回数:66 パーセンタイル:92.87(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the discovery of a diluted magnetic semiconductor, Li(Zn,Mn)P, in which charge and spin are introduced independently via lithium off-stoichiometry and the isovalent substitution of Mn$$^{2+}$$ for Zn$$^{2+}$$, respectively. Isostructural to (Ga,Mn)As, Li(Zn,Mn)P was found to be a ${it p}$-type ferromagnetic semiconductor with excess lithium providing charge doping. First-principles calculations indicate that excess Li is favored to partially occupy the Zn site, leading to hole doping. Ferromagnetism with Curie temperature up to 34 K is achieved while the system still shows semiconducting transport behavior.

論文

Anisotropic two-dimensional electron gas at the LaAlO$$_{3}$$/SrTiO$$_{3}$$ (110) interface

Annadi, A.*; Zhang, Q.*; Renshaw Wang, X.*; Tuzla, N.*; Gopinadhan, K.*; L$"u$, W. M.*; Roy Barman, A.*; Liu, Z. Q.*; Srivastava, A.*; Saha, S.*; et al.

Nature Communications (Internet), 4, p.1838_1 - 1838_7, 2013/05

 被引用回数:84 パーセンタイル:94.96(Multidisciplinary Sciences)

We report the observation of unexpected conductivity at the LaAlO$$_{3}$$/SrTiO$$_{3}$$ interface prepared on (110)-oriented SrTiO$$_{3}$$, with a LaAlO$$_{3}$$-layer thickness-dependent metal-insulator transition. Density functional theory calculation reveals that electronic reconstruction, and thus conductivity, is still possible at this (110) interface by considering the energetically favourable (110) interface structure, that is, buckled TiO$$_{2}$$/LaO, in which the polarization discontinuity is still present. The conductivity was further found to be strongly anisotropic along the different crystallographic directions with potential for anisotropic superconductivity and magnetism, leading to possible new physics and applications.

論文

Magnetic resonance studies of defects in electron-irradiated ZnO substrates

Son, N. T.*; Ivanov, I. G.*; Kuznetsov, A. Yu.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 401-402, p.507 - 510, 2007/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.97(Physics, Condensed Matter)

酸化亜鉛(ZnO)中の欠陥の挙動を解明するために、3又は6MeV電子線照射を行ったZnOの光検知磁気共鳴(ODMR)評価を行った。その結果、浅いドナー及びZu空孔に起因するシグナルに加え、スピン1/2を有する幾つかのシグナルが観測され、このうち、LU3及びLU4とラベル付けされたシグナルがキャリアの再結合中心として働くことが判明した。また、400$$^{circ}$$Cまでの熱処理後もLU3,LU4は安定に存在することも併せて明らかとなった。

論文

Recombination centers in as-grown and electron-irradiated ZnO substrates

Son, N. T.*; Ivanov, G.*; Kuznetsov, A.*; Svensson, B. G.*; Zhao, Q. X.*; Willander, M.*; 森下 憲雄; 大島 武; 伊藤 久義; 磯谷 順一*; et al.

Journal of Applied Physics, 102(9), p.093504_1 - 093504_5, 2007/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:55.33(Physics, Applied)

室温にて3MeV電子線照射したZnO中に発生する欠陥をODMR(Optical detection of magnetic resonance)を用いて調べた。その結果、キャリアの再結合中心として働くZn空孔に起因する欠陥及びその他幾つかの空孔型欠陥が観測された(LU1$$sim$$LU6センター)。また、電子線未照射のZnOに関しても併せてODMR測定を行ったところ、電子線照射ZnOで観測された欠陥のうち、Zn空孔及びその他の空孔に起因する欠陥であるLU3及びLU4センターが観測された。このことから、LU3及びLU4センターはキャリア再結合中心として働く真性欠陥であることが結論できた。

論文

Modeling long-term volcanic hazards through Bayesian inference; An example from the Tohoku volcanic arc, Japan

Martin, A. J.*; 梅田 浩司; Conner, C. B.*; Weller, J. N.*; Zhao, D*; 高橋 正樹*

Journal of Geophysical Research; Solid Earth, 109(B10), p.B10208_1 - B10208_20, 2004/10

 被引用回数:57 パーセンタイル:73.09(Geochemistry & Geophysics)

将来の火山活動は,過去の地質学的データ(火山の位置、噴火年代等)によって予測が試みられているが、データが不足している地域については予測結果に対する信頼性が十分でない。そのため、地震波速度構造や地温勾配分布等の地球物理学的データを基に、ベイズ法によって将来の火山活動を予測する手法の検討を行った。

論文

Melting and crystallization of Nd$$_{60}$$Al$$_{10}$$Fe$$_{20}$$Co$$_{10}$$ bulk metallic glass under high pressure

Zhao, D. Q.*; Pan, M. X.*; Wang, W. H.*; Wei, B. C.*; 岡田 卓; 内海 渉

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(50), p.L749 - L753, 2003/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:34.04(Physics, Condensed Matter)

Nd$$_{60}$$Al$$_{10}$$Fe$$_{20}$$Co$$_{10}$$組成のバルク金属ガラスの高圧下における融解並びに結晶化を放射光を用いたその場エックス線回折実験により観測した。その結果、圧力は、結晶化を促進し、融解を抑制する方向に作用することが明らかとなった。

論文

Theoretical study on dielectronic recombination of O$$^{6+}$$ ions in metastable states

Zhao, L.-B.*; 白井 稔三

Physical Review A, 64(5), p.052704_1 - 052704_6, 2001/11

高励起状態の共鳴エネルギー領域にある二電子再結合を取り扱うために、Bell and Seaton [J. Phys. B 18, 1589 (1985)]の連続-束縛遷移理論と緊密結合R-行列法を組み合わせた計算法を開発した。この方法に加えて、我々が開発した低励起状態の共鳴エネルギー領域にある二電子再結合を取り扱う方法[Phys. Rev. A 022706 (2000)]を準安定状態 $$1s2s ^3S$$ 及び $$1s2s ^1S$$にあるO$$^{6+}$$ イオンの測定スペクトルを解析するために応用した。また比較のために、摂動論的方法も適用した。これらの計算法はすべて測定スペクトルを良く再現するが、$$sim$$6-8eVにある二重ピーク構造のみが再現できなかった。この結果は、理論計算はもとより実験についても、さらに高精度の研究を実施する必要があることを示している。

論文

Strong relativistic effects on dielectronic recombination of metaotable Li$$^{+}$$ ions

Zhao, L.-B.; 白井 稔三

Physical Review A, 63(1), p.703_1 - 703_4, 2001/01

準安定状態1s2s $$^{3}$$SにあるLi$$^{+}$$イオンの二電子性光再結合断面積を緊密結合R-行列と摂動論的方法を用いて計算した結果を高分子解能実験の結果と比較した。非常に良く実験結果を説明することができた。0.1-0.2eVの衝突エネルギー領域の実験結果に現れる二重ピーク構造は相対論的効果に起因していること、その第二ピークの強さは輻射減衰の効果に非常に敏感であること、また1s2p($$^{1}$$P)nl(n=5-7)共鳴領域において、高軌道角運動量状態(1$$>$$3)からの断面積への寄与は非常に小さいことがわかった。最後の点はSaghiri et al. [Phys. Rev. A 60, R3350 (1999)]の結論と著しく異なる。

論文

Photorecombination of C$$^{4+}$$ ions in low-lying resonance energy regions

Zhao, L.-B.; 市原 晃; 白井 稔三

Physical Review A, 62(2), p.022706_1 - 022706_8, 2000/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:51.6(Optics)

Davis and Seaton [J. Phys. B 2, 757 (1969)]の厳密な連続-束縛状態遷移理論の枠組み内で、散乱行列に現れる積分のコーシー主値を直接評価することにより、低い共鳴光再結合断面積を計算する方法を開発した。必要な双極子行列要素は、結合チャンネルR-行列法に基づくコードで計算した。この方法の利点は、輻射減衰効果を正確に取り入れることができるために強い共鳴-共鳴遷移を伴う系にも応用できることにある。この考えのもとにKLL,KLM,KLN共鳴エネルギー領域におけるC$$^{4+}$$イオンの光再結合断面積を計算し、シンクロトロン-ストレッジリングによる高精度の測定値、摂動的取り扱いによる結合チャネル法による計算値と比較した。本論文で得られた輻射減衰効果を取り入れた断面積は、これらの測定値及び計算値と良く一致した。しかし、輻射減衰効果を無視した断面積は、パラメータ化した双極子行列要素に基づく結合チャネル法による値より3倍大きいことがわかった。これらのずれの原因についても考察した。

口頭

Chirped pulse amplification laser using Nd:glass zig-zag slab pumped by laser diodes

末田 敬一*; 栗田 隆史*; 川嶋 利幸*; 山川 考一; 河仲 準二*; 関根 尊史*; Zhao, B.*; Jiang, Y.*; 松本 修*; 藤田 雅之*; et al.

no journal, , 

レーザー光に空間的・時間的光波制御を加味することによって物質との相互作用、特に非線形相互作用における新現象の発現を目指し、搬送波包絡線位相を制御した数サイクルマルチテラワットレーザーの開発を進めている。今回、超広帯域光パルメトリックチャープパルス(OPCPA)増幅器の励起光源として、半導体レーザー励起Nd:ガラスレーザー増幅器の開発を行い、OPCPA励起用のピコ秒パルスに必要なスペクトル幅(3.7nm)を達成し、出力として2.4J/パルスを10Hzの繰り返しで実証した。

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