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論文

$$f$$-electron states in PrPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 萩原 正人*; 益田 隆嗣*; Aczel, A. A.*; Chi, S.*; Hong, T.*; 松田 雅昌*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(9), p.094704_1 - 094704_8, 2018/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.01(Physics, Multidisciplinary)

中性子非弾性散乱実験によりPrPd$$_5$$Al$$_2$$$$f$$電子状態を明らかにした。この物質のユニークな結晶構造に起因する2次元的な結晶場ポテンシャルにより、大きな$$J_z$$を伴う平べったい$$f$$軌道が安定化し、イジング型の磁気異方性が生じることがわかった。この2次元的な結晶場ポテンシャルは同じ結晶構造を持つ希土類化合物RPd$$_5$$Al$$_2$$に共通に存在し、重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$におけるXY型磁気異方性への変化を系統的に説明することができる。それは、$$f$$電子の局所的な性質がこの物質系の物性発現機構において非常に重要であり、NpPd$$_5$$Al$$_2$$における重い電子系超伝導にも関与している。

論文

Neutron inelastic scattering study of the $$f$$-electron states in NdPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘

Journal of the Physical Society of Japan, 87(8), p.084708_1 - 084708_7, 2018/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:20.01(Physics, Multidisciplinary)

$$f$$電子化合物NdPd$$_5$$Al$$_2$$の中性子散乱による研究を行った。0K, 35.4K, 88.3K, 101.5K, and 198.8Kの結晶場レベルを励起スペクトルから明らかにした。$$Gamma_6$$基底状態は主として$$J_z=pm9/2$$の軌道によって構成され、これが大きな負の$$B_{20}=-1.4$$Kと一軸異方性を生じる。結晶場から計算された磁気モーメント, 帯磁率, 磁化曲線, 比熱は実験をよく説明する。CePd$$_5$$Al$$_2$$やPrPd$$_5$$Al$$_2$$と共通した電荷分布の存在は同じ構造を持つアクチノイド化合物においても局在的な性質が重要で、UPd$$_5$$Al$$_2$$の局在5$$f$$電子状態やNpPd$$_5$$Al$$_2$$の重い電子系超伝導にその価数の不安定性が重要な役割をすることを示している。

論文

Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 光大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:10.74(Physics, Multidisciplinary)

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.

論文

Neutron powder diffraction study on the magnetic structure of NdPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 北澤 英明*; 鈴木 博之*; 萩原 正人*; Frontzek, M. D.*; 松田 雅昌*; Fernandez-Baca, J. A.*

Journal of the Physical Society of Japan, 86(3), p.034710_1 - 034710_5, 2017/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:26.6(Physics, Multidisciplinary)

中性子回折実験によりNdPd$$_5$$Al$$_2$$の磁気構造を研究した。$$q$$=(1/2 0 0)の変調ベクトルで説明できる顕著な反強磁性ピークを磁気転移温度$$T_textrm{N}$$=1.2K以下で観察した。c軸に平行なNdの磁気モーメントは0.3Kで2.9(1)$${mu}_{rm B}$$の大きさであり、a面内で強磁性的に整列した層がa軸方向に++--と4枚周期で配列する。各Nd層の面間隔はa/2である。この構造は$$q$$=(0.23 0.23 0)であるCePd$$_5$$Al$$_2$$によく似ていて、面内成分$$q_{|}$$のみの変調構造は、これらの物質の2次元的なフェルミ面によって生じていると理解できる。その2次元性は、これらの物質の縦長のとてもユニークな形のユニットセルと、2枚PdとAl層によって隔てられたNdの原子間距離がc軸方向に7${AA}$以上ととても大きいことに起因している。

論文

Magnetic ordering in pressure-induced phases with giant spin-driven ferroelectricity in multiferroic TbMnO$$_{3}$$

寺田 典樹*; Khalyavin, D. D.*; Manuel, P.*; 長壁 豊隆; 吉川 明子*; 北澤 英明*

Physical Review B, 93(8), p.081104_1 - 081104_5, 2016/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:22.23(Materials Science, Multidisciplinary)

マルチフェロイック物質TbMnO$$_{3}$$について、圧力/磁場誘起の巨大強誘電分極のメカニズムを解明するため、単結晶試料を用いた高圧および磁場下の中性子回折実験を行った。その結果、この物質のMnスピンの圧力誘起Eタイプ秩序が、交換磁気歪み機構を通して巨大強誘電分極をもたらしていることを明らかにした。さらに、ゼロ磁場でTb磁場モーメントの極性秩序により抑制されていた分極が、2Tで非極性秩序へと転移するため、抑制された分極が解放されて増大するというメカニズムを提案した。

論文

Speciation of radioactive soil particles in the Fukushima contaminated area by IP autoradiography and microanalyses

向井 広樹*; 八田 珠郎*; 北澤 英明*; 山田 裕久*; 矢板 毅; 小暮 敏博*

Environmental Science & Technology, 48(22), p.13053 - 13059, 2014/12

 被引用回数:55 パーセンタイル:4.55(Engineering, Environmental)

福島汚染地域から採取した土壌微粒子に対しIPオートラジオグラフィーによる分析により、放射性物質を含む微粒子を抽出し、その詳細について明らかにした。微粒子のタイプは3種類あり、有機物および無機物を含む団粒構造粒子および純粋な粘土鉱物であることが分かった。これらの微粒子のTEM/SEM-EDS分析から、福島においては放射性セシウムは、主に風化黒雲母に収着していることが明らかとなった。また、収束イオンビームによる周縁部の切断と放射能量の再分析から、放射性セシウムは、その周縁部のみならず粘土鉱物中に均一に分布していることが明らかとなった。

論文

Pressure-induced polar phases in multiferroic delafossite CuFeO$$_{2}$$

寺田 典樹*; Khalyavin, D. D.*; Manuel, P.*; 長壁 豊隆; Radaelli, P. G.*; 北澤 英明*

Physical Review B, 89(22), p.220403_1 - 220403_6, 2014/06

AA2014-0251.pdf:1.02MB

 被引用回数:22 パーセンタイル:18.1(Materials Science, Multidisciplinary)

強くフラストレートした反強磁性体CuFeO$$_{2}$$において、その磁気秩序に対する圧力効果を、静水圧力下中性子回折実験により研究した。主要な結果は、この物質の圧力-温度相図を明らかにしたことで、その相図は、4つの磁気秩序相で構成されており、そのうち2つは誘電相でもある。特に、3GPa$$<$$P$$<$$4GPaの圧力領域において、プロパースクリュー磁気秩序相(ICM2)が安定化するが、この構造は、磁場あるいはドーピングによって誘起される強誘電相のものと一致することが明らかとなった。さらに、4GPa以上では、新たな低対称のICM3相が現れる。この相は、デラフォサイト型のマルチフェロイック物質群の中でも特有のもので、サイクロイドとプロパースクリューのスピン構造が混合したものと考えられる。この物質で観測される圧力に対する連続した磁気秩序の変化は、大気下では単斜晶へのゆがみによって解消するスピンフラストレーションが、高圧力によって抑制されるためと考えられる。

論文

Magnetic and nonmagnetic impurity effect on magnetic orderings of the isosceles-triangular-lattice antiferromagnet CuMnO$$_2$$

寺田 典樹*; 土屋 佳則*; 北澤 英明*; 目時 直人

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1905 - 1909, 2013/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.55(Physics, Multidisciplinary)

フラストレート三角格子反強磁性体CuMnO$$_2$$の不純物効果を中性子回折によって研究した。磁性不純物の場合、Q = (-1/2 1/2 0)となるが、非磁性不純物の場合、Q = (-1/2 1/2 1/2)となり、これはCuMnO$$_2$$と同じである。両者の比較により,それぞれの不純物の役割について考察する。

論文

Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (x =0, 0.018)

中島 多朗*; 満田 節生*; 高橋 慶一郎*; 吉冨 啓祐*; 増田 一也*; 金子 周史*; 本間 勇紀*; 小林 悟*; 北澤 英明*; 小坂 昌史*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094710_1 - 094710_8, 2012/09

We have investigated effects of applied uniaxial pressure ($$p$$) on magnetic phase transitions in a triangular lattice antiferromagnet CuFeO$$_{2}$$ (CFO) and a slightly Ga-substituted compound CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (CFGO) with $$x$$ = 0.018. We have performed neutron diffraction, spherical neutron polarimetry, magnetic susceptibility and pyroelectric measurements under $$p$$ up to 100 MPa applied on the [1$$bar1$$0] surfaces of the single crystal samples.

論文

Uniaxial-pressure control of magnetic phase transitions in a frustrated magnet CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ ($$x$$ = 0, 0.018)

中島 多朗*; 満田 節生*; 高橋 慶一郎*; 吉冨 啓祐*; 増田 一也*; 金子 周史*; 本間 勇紀*; 小林 悟*; 北澤 英明*; 小坂 昌史*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(9), p.094710_1 - 094710_8, 2012/09

 被引用回数:9 パーセンタイル:39.11(Physics, Multidisciplinary)

We have investigated effects of applied uniaxial pressure ($$p$$) on magnetic phase transitions in a triangular lattice antiferromagnet CuFeO$$_{2}$$ (CFO) and a slightly Ga-substituted compound CuFe$$_{1-x}$$Ga$$_{x}$$O$$_{2}$$ (CFGO) with $$x$$ = 0.018 by spherical neutron polarimetry. In both of CFO and CFGO ($$x$$ = 0.018), the application of $$p$$ significantly increases the transition temperature from the paramagnetic phase to a collinear incommensurate antiferromagnetic phase. This suggests that the application of $$p$$ breaks equilateral symmetry of the triangular lattice and partially relieves geometrical spin frustration, which generally suppresses long-range magnetic orderings. Thus we demonstrated that uniaxial pressure can be an effective tool to control magnetic phase transitions in frustrated magnets.

論文

Conduction band caused by oxygen vacancies in aluminum oxide for resistance random access memory

児子 精祐*; 久保田 正人; 原田 善之*; 平山 泰生*; 加藤 誠一*; 北澤 英明*; 木戸 義勇*

Journal of Applied Physics, 112(3), p.033711_1 - 033711_6, 2012/08

 被引用回数:45 パーセンタイル:8.67(Physics, Applied)

As a next-generation memory, we have developed a rare-metal-free memory using Al oxide with a high-density of oxygen vacancies (V$$_{o}$$). We showed a resistive switching mechanism of an AlOx-ReRAM based on the electronic states revealed by TSC. This system is expected to have high endurance, equivalent to that of dynamic random access memory (DRAM), because it is driven by increasing/decreasing numbers of electrons, similar to DRAM. The electronic structure has been simulated using first-principles calculations. We report the electronic structure of the band gap, analyzed using thermally stimulated current measurements, to evaluate the simulated results. We observed electronic states corresponding to resistance changes for the first time.

論文

Neutron scattering studies of the spin-5/2 antiferromagnetic linear trimer substance SrMn$$_3$$P$$_4$$O$$_{14}$$

長谷 正司*; D$"o$nni, A.*; 小澤 清*; 北澤 英明*; 酒井 治*; Pomjakushin, V. Y.*; Keller, L.*; 金子 耕士; 目時 直人; 加倉井 和久; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 340, p.012066_1 - 012066_7, 2012/00

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.68

スピン5/2反強磁性Mn量子トリマーの[0, $$k_y$$, 0]インコメンシュレート構造($$k_y$$=0.316-0.331)を中性子粉末回折により明らかにし、$$T_{rm N2}=1.75(5)$$Kにおいて波数が急激に替わることから磁気秩序層が二つ存在することを明らかにした。非弾性散乱実験によって観察された分散を示さない励起(0.46, 0.68, and 1.02meV)が、この系の磁気励起が反強磁性量子トリマーモデルで説明できることを明らかにした。解析によって、量子トリマー形成に重要な最近接相互作用$$J$$$$_1$$=0.29meVが半強磁性的であることを明らかにした。

論文

Magnetic excitations in the spin-5/2 antiferromagnetic trimer substance SrMn$$_3$$P$$_4$$O$$_{14}$$

長谷 正司*; 松田 雅昌*; 金子 耕士; 目時 直人; 加倉井 和久; Yang, T.*; Cong, R.*; Lin, J.*; 小澤 清*; 北澤 英明*

Physical Review B, 84(21), p.214402_1 - 214402_6, 2011/12

 被引用回数:9 パーセンタイル:52.18(Materials Science, Multidisciplinary)

A quantum-mechanical 1/3 magnetization plateau and magnetic long-range order appear in the large-spin (5/2) substance SrMn$$_{3}$$P$$_{4}$$O$$_{14}$$. Previous magnetization results suggest that the spin system consists of antiferromagnetic trimers that are weakly coupled with one another. We inferred that the magnetization plateau originated from discrete energy levels of the trimer. In order to confirm the discrete energy levels, we performed inelastic neutron scattering experiments on SrMn$$_{3}$$P$$_4$$O$$_{14}$$ powders. Observed magnetic excitations are consistent with excitations expected in the trimer model.

論文

Magnetic correlations and the influence of atomic disorder in frustrated isosceles triangular lattice antiferromagnet CuMnO$$_2$$

寺田 典樹*; 土屋 佳則*; 北澤 英明*; 長壁 豊隆; 目時 直人; 井川 直樹; 大山 研司*

Physical Review B, 84(6), p.064432_1 - 064432_8, 2011/08

 被引用回数:10 パーセンタイル:49.15(Materials Science, Multidisciplinary)

三角格子反強磁性体CuMnO$$_2$$の磁気相関を研究した。$$T$$$$_{rm N}$$以上で磁気励起は2次元(2D)短距離相関によって特徴づけられる。$$T$$$$_{rm N}$$以下で$$d_{z^ 2}$$軌道にほぼ平行なコリニアー構造に磁気秩序することを確認した。$$c$$軸方向の積層構造は原子の乱れを導入することで反強磁性から強磁性体に変化する。われわれは第二最近接の層間相互作用が積層構造に重要な役割をすることを発見した。$$T$$$$_{rm N}$$以下の磁気励起は三次元長距離磁気秩序に伴う集団励起によって特徴付けられる6meVのエネルギーギャップを持つスピン波励起と、比熱で示されるスピン液体のような二次元励起が観察された。

論文

High-pressure suppression of long-range magnetic order in the triangular-lattice antiferromagnet CuFeO$$_{2}$$

寺田 典樹*; 長壁 豊隆; 北澤 英明*

Physical Review B, 83(2), p.020403_1 - 020403_4, 2011/01

 被引用回数:9 パーセンタイル:52.18(Materials Science, Multidisciplinary)

三角格子反強磁性体CuFe$$_{2}$$について、静水圧下の中性子回折により、長距離磁気秩序(LRMO)が圧力により抑制されることを観測した。大気圧下の4格子のLRMO基底状態は7.9GPaでほぼ消失し、q=(0.192, 0.192, 1.5)という温度非依存の格子非整合の秩序に置き換わる。この7.9GPaで観測された格子非整合の波数は、大気圧下で格子歪みとともにLRMOが発達し始める直上の温度で観測されると予測される波数と一致する。したがって、圧力によって長距離秩序が消失するのは、磁気フラストレーションを解消して基底状態を長距離秩序へと導く格子歪みが、圧力によって抑制されたためと結論できる。

論文

Field-induced incommensurate-to-commensurate transition in the triangular lattice antiferromagnet GdPd$$_2$$Al$$_3$$

稲見 俊哉; 寺田 典樹*; 北澤 英明*; 酒井 治*

Journal of Physics; Conference Series, 200, p.032022_1 - 032022_4, 2010/02

 パーセンタイル:100

We have carried out resonant magnetic X-ray diffraction experiments under magnetic fields up to 0.15 T at 4 K on the stacked triangular lattice antiferromagnet GdPd$$_2$$Al$$_3$$, which exhibits a helical magnetic structure of extremely long incommensurate modulation below $$T_{rm N2}$$ (= 13.3 K). A helical-to-fan transition is expected when a magnetic field is applied in the spin plane, while we observed a first-order incommensurate-to-commensurate transition around 0.04 T. This result indicates that the free energy has a double-well structure around the K-point.

論文

Exchange-striction associated with the elliptical proper helical magnetic structure in the ferroelectric phase of CuFe$$_{1-y}$$Ga$$_{y}$$O$$_{2}$$

寺田 典樹*; 中島 多朗*; 満田 節生*; 松田 雅昌; 加倉井 和久; 田中 義人*; 北澤 英明*

Journal of Physics; Conference Series, 211(1), p.012005_1 - 012005_6, 2010/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:24.85

Detailed magnetic structure in the ferroelectric phase of CuFe$$_{1-y}$$Ga$$_{y}$$O$$_{2}$$ has been recently determined to be proper helical structure with the ellipcity of $$sim$$ 0.9 by the comprehensive neutron diffraction study. In the present study, we have investigated the lattice modulation associated with the elliptical magnetic structure, using resonant X-ray diffraction measurements on CuFe$$_{0.965}$$Ga$$_{0.035}$$O$$_{2}$$. We observed the superlattice reflection indexed as (0, 1+2$$q$$$$_{rm m}$$, 0), where $$q$$$$_{rm m}$$ is the wave number of the magnetic modulation. The energy spectrum near the Fe-$$K$$ absorption edge for the superlattice peak intensity conforms with that for the fundamental (0, 2, 0) intensity, suggesting that the superlattice modulation is at least associated with the displacements of the Fe ions, The origin of the superlattice modulation is discussed within the exchange-striction model.

論文

A New method for the quantitative analysis of the scale and composition of nanosized oxide in 9Cr-ODS steel

大沼 正人*; 鈴木 淳市; 大塚 智史; Kim, S.-W.; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 北澤 英明*

Acta Materialia, 57(18), p.5571 - 5581, 2009/10

 被引用回数:82 パーセンタイル:2.24(Materials Science, Multidisciplinary)

The size and number density of nano-oxide particles in 9Cr-ODS steels with different concentrations of excess O, Ti and W are quantitatively determined using Small-angle neutron (SANS) and X-ray scattering (SAXS). Using the difference of the SANS and SAXS intensity in absolute units, the technique called the "alloy contrast variation (ACV) method" has been used to determine the compositions of the nano-oxide precipitates. The results indicate that the finest size and highest number density of nano-oxide particles is obtained by suppressing the amount of excess O and increasing the amount of Ti. The ACV method indicates that the finest nano-oxide has a chemical composition close to Y$$_{2}$$Ti$$_{2}$$O$$_{7}$$.

論文

Resonant magnetic X-ray diffraction study on the triangular lattice antiferromagnet GdPd$$_2$$Al$$_3$$

稲見 俊哉; 寺田 典樹*; 北澤 英明*; 酒井 治*

Journal of the Physical Society of Japan, 78(8), p.084713_1 - 084713_5, 2009/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:48.76(Physics, Multidisciplinary)

Resonant magnetic X-ray diffraction experiments were carried out on the stacked triangular lattice antiferromagnet GdPd$$_2$$Al$$_3$$. The experiments revealed an expected initial collinear $$c$$-axis order at $$T_{rm N1}$$ followed by an additional in-plane order at $$T_{rm N2}$$, while at the same time we found that the ground state is a helically ordered state of a very long incommensurate period of approximately 700 ${AA}$. The distribution of K-domains was highly anisotropic, and the domain with the modulation vector normal to the surface of the crystal was ascendant. Low-field magnetization is discussed on the basis of the observed incommensurate magnetic structure.

論文

Oscillation photography applied to resonant X-ray diffraction

稲見 俊哉; 豊川 秀訓*; 寺田 典樹*; 北澤 英明*

Journal of Physics; Conference Series, 150, p.042069_1 - 042069_4, 2009/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:32.87

Recently resonant X-ray diffraction has been used for detecting charge, magnetic and multipole orders. However, this technique practically surveys only a small portion of the reciprocal space. In this paper, we applied oscillation photography to resonant X-ray diffraction. For a test sample, we explored nearly a whole Brillouin zone and successfully observed resonant peaks. This feasibility study indicates that oscillation photography is useful for expanding observable areas and enhances capability of resonant X-ray diffraction.

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