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論文

Electronic structure of lithium amide

鎌倉望; 竹田幸治; 斎藤祐児; 山上浩志; 坪田雅己*; Paik, B.*; 市川貴之*; 小島由継*; 室隆桂之*; 加藤有香子*; et al.

Physical Review B, 83(3), p.033103_1 - 033103_4, 2011/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.033103

被引用回数：5 パーセンタイル：25.35(Materials Science, Multidisciplinary)

高容量水素貯蔵材料として期待されている軽元素系水素化物であるリチウムアミドの電子構造についてN 1軟X線発光,吸収分光により研究を行った。発光スペクトルの価電子帯上端と吸収スペクトルの伝導帯下端との間には絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが観測されている。発光スペクトルによって得られた価電子帯は鋭い3ピークが価電子帯上端から約8eVまでのエネルギー範囲に分布している。バンド計算との比較から発光スペクトルの高結合エネルギー側のピークは水素との混成状態によるものであることがわかる。この状態についてはバンド計算よりも高結合エネルギー側に位置しているが、軟X線発光,吸収分光により得られたリチウムアミドの電子構造はバンド計算とほぼ一致することが明らかとなった。

論文

Electronic structure of La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$

鎌倉望; 岡根哲夫; 竹田幸治; 藤森伸一; 斎藤祐児; 山上浩志; 藤森淳; 藤田麻哉*; 藤枝俊*; 深道和明*

Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1262, 6 Pages, 2010/10

https://doi.org/10.1557/PROC-1262-W06-03

La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ shows peculiar magnetic properties such as the first order paramagnetic-ferromagnetic transition and magnetic-field induced metamagnetic transition accompanied by the lattice expansion. The practical application using the magnetic transition temperature controlled by hydrogen absorption is expected in this compound. Here, the electronic structure of La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ has been investigated by photoemission spectroscopy using synchrotron soft X-rays. The Fe 3 core-level photoemission spectra below and above the Curie temperature $_{C}$ exhibit a satellite structure at 4.3 eV higher binding energy than the main peak, which is attributed to the exchange splitting due to the local moment of Fe. The valence band photoemission spectrum shows temperature dependence across the . The temperature dependence of the photoemission spectra is discussed based on the difference between the electronic structure in the ferromagnetic phase and that in the paramagnetic phase.

口頭

La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の電子状態

鎌倉望; 岡根哲夫; 竹田幸治; 藤森伸一; 斎藤祐児; 山上浩志; 藤森淳

no journal, ,

La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ )Hはメタ磁性転移やその低温側で生じる常磁性-強磁性転移が温度に対して急峻な一次相転移であることなど特異な磁気的性質が報告されており、水素吸蔵による磁気転移温度の大きな変化が興味を持たれている。La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ )Hにおける水素化は磁気転移温度の顕著な上昇があるが母体のもつ磁気的特性は水素化前と水素化後で変化がなく、磁気モーメントの大きな変化も現れないことが特徴である。今回の研究では水素化前のLa(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の電子構造が実験的に明らかとされていないことから、現時点で電子構造の精密測定を行える試料が得られているLa(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の電子構造と磁気的特性について光電子分光及びFe L $_{2,3}$ 吸収スペクトルにおける磁気円二色性(XMCD)の測定から研究を行った。La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の強磁性相において得られた価電子帯光電子スペクトルはフェルミ準位近傍がFe 3dバンドによって形成されており、強磁性が遍歴的なFe 3dバンドの交換分裂によって生じていることを示すバンド計算と一致した結果が得られた。Fe内殻3s光電子分光ではFeの局所磁気モーメントを反映した交換分裂が観測されている。Fe L $_{2,3}$ 吸収スペクトルにおけるXMCDではキュリー温度直上において磁場を引加することによりMCD強度が増大し飽和するメタ磁性的な振舞いが観測され、La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ で報告されているメタ磁性転移が強磁性と同様に遍歴的なFe 3d電子によるものであることが元素選択的な実験から明らかとなった。

口頭

軟X線発光分光によるリチウムアミドの電子状態の研究

鎌倉望; 竹田幸治; 斎藤祐児; 山上浩志

no journal, ,

リチウムアミドは絶縁体であることから価電子帯占有準位の測定を軟X線発光分光によって行い、軟X吸収分光による非占有準位の結果と合わせて電子状態に関する研究を進めた。N 1s吸収分光と入射光エネルギー425eVによる発光分光測定からN 2pの占有準位,非占有準位の部分状態密度を調べた。実験によって得られた軟X線発光・吸収スペクトルには絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが占有準位と非占有準位の間に観測されており、発光スペクトルで得られた占有準位のN 2p部分状態密度は3ピークが価電子帯topから8eVの範囲に広がっている。これまでに報告されているリチウムアミドの電子状態に関する理論計算では、Liとアミドの間がアミドへの電荷移動を伴ったイオン結合であり、占有準位はおもにアミド基内におけるNとHの共有結合によって形成されていることが示されている。今回実験的に得られたN 2p部分状態密度の特徴は報告されているこれらの理論計算と一致した傾向を示している。また計算による部分状態密度との比較から、発光スペクトルで観測されている高結合エネルギー側の状態はNとHの混成状態であることがわかる。発表では高結合エネルギー側に観測されたアミド内でのN 2pとH 1sとの混成状態やLiとアミドとの相互作用について議論する。

口頭

Electronic structure of lithium amide

鎌倉望; 竹田幸治; 斎藤祐児; 山上浩志

no journal, ,

本研究では高容量水素貯蔵材料としての可能性を持つリチウムアミドの電子状態を軟X線発光・吸収分光によって調べた。実験はSPring-8 BL27SUにおいて行い、N 1s吸収分光と光エネルギー425eVによる発光分光測定から、リチウムアミドにおいてHとLiに直接結合しているN 2pの占有準位,非占有準位の部分状態密度を調べた。実験によって得られた軟X線発光・吸収スペクトルには絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが占有準位と非占有準位の間に観測されており、発光スペクトルで得られた占有準位のN 2p部分状態密度は3ピークが価電子帯topから8eVの範囲に広がっている。これまでに報告されているリチウムアミドの電子状態に関する幾つかの理論計算では、Liとアミドの間がアミドへの電荷移動を伴ったイオン結合であり、占有準位はおもにアミド基内におけるNとHの共有結合によって形成されていることが示されている。今回実験的に得られたN 2p部分状態密度の特徴は、報告されているこれらの理論計算と一致した傾向を示している。また計算による部分状態密度との比較から、発光スペクトルで観測されている高結合エネルギー側の状態はNとHの結合状態であると考えることができる。発表ではリチウムアミドにおけるLiとアミドとの相互作用や高結合エネルギー側に観測されているアミド内でのNとHとの結合状態について議論する。

口頭

水素と材料の相互作用の実験的解明; 水素貯蔵物質の電子状態

鎌倉望

no journal, ,

口頭

リチウムアミドの電子状態

鎌倉望

no journal, ,

高容量水素貯蔵材料として注目されているリチウムアミドの電子状態について行った研究結果を発表した。本研究ではリチウムアミドの電子状態をN 1軟X線発光・吸収分光により調べた。実験によって得られた軟X線発光・吸収スペクトルには絶縁体であるリチウムアミドのバンドギャップが占有準位と非占有準位の間に観測されており、発光スペクトルで得られた占有準位のN 2部分状態密度は3ピークが価電子帯topから8eVの範囲に広がっている。今回実験的に得られたN 2部分状態密度の特徴は理論計算と一致した傾向を示している。また計算による部分状態密度との比較から、発光スペクトルで観測されている高結合エネルギー側の状態はNとHの結合状態であると考えることができる。発表ではリチウムアミドに高結合エネルギー側に観測されているアミド内でのNとHとの結合状態について議論した。

口頭

La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の電子状態

鎌倉望; 岡根哲夫; 竹田幸治; 藤森伸一; 斎藤祐児; 山上浩志; 藤森淳

no journal, ,

La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ は水素を吸蔵する合金として知られており、水素吸蔵による格子拡大により磁気転移温度を制御できることから応用上注目されている。本研究では195Kで常磁性-強磁性一次相転移が誘起されることが報告されている母体合金La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の電子状態をSPring-8 BL23SUにおける軟X線光電子分光によって調べた。La(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の光電子スペクトルは一次相転移温度の上下でFe 3dバンドの交換分裂に起因した温度依存性を示している。一方でFe内殻3s光電子スペクトルにはFe局所磁気モーメントを反映した4.3eVの交換分裂が常磁性強磁性相転移の上下で観測されており、一次相転移によらず局所磁気モーメントが存在していることを示している。発表ではLa(Fe $_{0.88}$ Si $_{0.12}$ ) $_{13}$ の一次相転移上下での温度に依存した電子状態について報告した。

口頭

リチウムアミドの電子状態

鎌倉望; 竹田幸治; 斎藤祐児; 山上浩志; 坪田雅己*; Paik, B.*; 市川貴之*; 小島由継*; 室隆桂之*; 木下豊彦*

no journal, ,

リチウムアミド(LiNH $_{2}$ )は高容量水素貯蔵材料として期待されている軽元素系水素化物である。本研究では絶縁体であるリチウムアミドの電子状態を軟X線発光分光(XES)・吸収分光(XAS)によって研究を行った。SPring-8の光エネルギーh=425eVの軟X線を用いたXESと蛍光収量法によるN 1 XASにより、占有準位,非占有準位のN 2部分状態密度を調べた。実験によって得られたN 1 XES, XASスペクトルにはLiNH $_{2}$ のバンドギャップが観測されており、XESスペクトルで得られた占有準位のN 2部分状態密度は3ピークが価電子帯上端から約-8eVの範囲に広がっている。これらの特徴はLiNH $_{2}$ に対するバンド計算とおおむね一致している。バンド計算との比較からXESスペクトルの高結合エネルギー側に観測されている水素との結合状態等LiNH $_{2}$ の電子状態について議論する。

口頭

Electronic states of amide hydrides

鎌倉望; 竹田幸治; 岡根哲夫; 藤森伸一; 斎藤祐児; 山上浩志; 宮岡裕樹*; 坪田雅己*; 市川貴之*; 小島由継*; et al.

no journal, ,

絶縁体の水素化物であるアルカリ金属アミド $mathrm{KNH_2}$ , $mathrm{NaNH_2}$ 及びアルカリ土類金属アミド $mathrm{Ca(NH_{2})_2}$ , $mathrm{Mg(NH_{2})_2}$ について軟X線発光分光,全蛍光収量法による吸収分光実験を行い、金属アミドの電子状態について系統的な研究を行った。得られた発光,吸収スペクトルには金属アミドのバンドギャップが観測され、その系統的な変化が示された。アルカリ金属アミドの発光スペクトルは鋭い3ピークを示し、そのエネルギー分布はアルカリ金属アミドにおいて変化が現れない。このようなN 2p占有準位の3ピーク構造はアミドイオン $mathrm{[NH_{2}]^{-}}$ の分子軌道によって定性的に理解することができる。吸収スペクトルは金属元素に依存し、イオン化エネルギーの増大により金属元素の軌道とN 2p状態との混成が強まる傾向を示している。一方アルカリ土類金属アミドの発光スペクトルにはアルカリ金属アミドとの違いが明瞭に現れ、価電子帯上端付近のピークのエネルギー分裂が著しく狭まることが明らかとなった。

口頭

アルカリ金属アミド・アルカリ土類金属アミドの電子状態

鎌倉望; 山上浩志; 竹田幸治; 岡根哲夫; 斎藤祐児; 宮岡裕樹*; 坪田雅己*; 市川貴之*; 小島由継*; 室隆桂之*; et al.

no journal, ,

金属アミドは水素を高濃度で貯蔵することのできる軽元素系水素化物として近年注目されている。本研究では絶縁体であるアルカリ金属アミド $mathrm{KNH_2}$ , $mathrm{NaNH_2}$ とアルカリ土類金属アミド $mathrm{Ca(NH_{2})_{2}}$ に対して軟X線発光、吸収分光実験を行い、金属アミドの電子状態について系統的な研究を行った。アルカリ金属アミドの発光スペクトルには3ピーク構造が共通して観測され、価電子の局在性が示された。一方アルカリ土類金属アミド $mathrm{Ca(NH_{2})_{2}}$ の発光スペクトルにはアルカリ金属アミドとの違いが明瞭に現れ、分子内でのアミドの増加により価電子帯上端付近の状態の顕著な重なりが観測された。 $mathrm{Ca(NH_{2})_{2}}$ の実験結果をバンド計算と比較すると、バンド計算は $mathrm{Ca(NH_{2})_{2}}$ の発光、吸収スペクトルを再現するが、発光スペクトルでは価電子帯上端付近の状態の重なりがより顕著であることが明らかとなった。局在的な傾向を示す軽元素系水素化物である金属アミドの電子状態が本研究から明らかとなった。

口頭

アルカリ金属アミド・アルカリ土類金属アミドの電子状態

鎌倉望; 竹田幸治; 山上浩志; 宮岡裕樹*; 坪田雅己*; 市川貴之*; 小島由継*; 室隆桂之*; 木下豊彦*

no journal, ,

金属アミドは水素を高濃度で貯蔵することのできる軽元素系水素化物として近年注目されている。本研究では絶縁体であるアルカリ金属アミドKNH $_{2}$ , NaNH $_{2}$ とアルカリ土類金属アミドCa(NH $_{2}$ ) $_{2}$ , Mg(NH $_{2}$ ) $_{2}$ に対して軟X線発光,吸収分光実験を行い、金属アミドの電子状態について系統的な研究を行った。アルカリ金属アミドの発光スペクトルには3ピーク構造が共通して観測され、価電子の局在性が示された。一方アルカリ土類金属アミドCa(NH $_{2}$ ) $_{2}$ の発光スペクトルにはアルカリ金属アミドとの違いが明瞭に現れ、分子内でのアミドの増加により価電子帯上端付近の状態の重なりが観測された。Ca(NH $_{2}$ ) $_{2}$ の実験結果をバンド計算と比較すると、バンド計算はCa(NH $_{2}$ ) $_{2}$ の発光, 吸収スペクトルをおおむね再現するが、発光スペクトルでは価電子帯上端付近の状態の重なりがより顕著であることが明らかとなった。金属アミドの分解温度は吸収スペクトルから得られる金属の化学結合様式の変化と密接な関係があることが明らかとなった。