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論文

Neutron scattering of iron-based superconductors

社本 真一; 脇本 秀一; 樹神 克明; 石角 元志; Christianson, A. D.*; Lumsden, M. D.*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 新井 正敏; et al.

Physica C, 471(21-22), p.639 - 642, 2011/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

LaFeAsO$$_{1-x}$$粉末試料における低エネルギーのスピン励起について、中性子散乱を用いて調べた。超伝導体試料の動的スピン磁化率$$chi$$''($$omega$$)は、磁気的に秩序化した母相試料の磁化率と同程度であることがわかった。一方、$$chi$$''($$omega$$)は、x=0.158で消滅する。このとき、超伝導移送温度$$T_{c}$$は7Kまで抑圧される。このことは、低エネルギーでのスピン励起が高温$$T_{c}$$での超伝導現象と密接に関連していることを示唆している。低エネルギーでのスピン励起の消滅は、x=0.15におけるBaFe$$_{2-x}$$Co$$_{x}$$As$$_{2}$$の光電子分光測定結果のように、ホールフェルミ面の消滅と一致する可能性が高い。スピン励起とフェルミ面の関係について、他の鉄系超伝導体との比較の観点から議論する。

論文

Soft and isotropic phonons in PrFeAsO$$_{1-y}$$

福田 竜生; Baron, A. Q. R.*; 中村 博樹; 社本 真一; 石角 元志; 町田 昌彦; 内山 裕士*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; 水木 純一郎; et al.

Physical Review B, 84(6), p.064504_1 - 064504_13, 2011/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:42.37(Materials Science, Multidisciplinary)

Phonons in single crystals of PrFeAsO$$_{1-y}$$ are investigated using high-resolution inelastic X-ray scattering and ${it ab-initio}$ calculations. Extensive measurements show some changes in phonon spectra with temperature and/or doping. However, we compare our measurements with several calculations and find that the experimentally observed changes are much smaller than differences between the experimental data and the calculations. Agreement is improved if magnetism is included in the calculations, but still large disagreement remains. Several modifications of the calculations are considered and the best agreement is obtained from modifying the non-magnetic model by softening only the in-plane nearest-neighbor Fe-As force constant. Fluctuating magnetism may be a partial explanation for the failure of the calculations, but seems incomplete in the face of the similarity of the measured phonon response in all the systems investigated here including those known to have static magnetism.

論文

Angle-resolved photoemission spectroscopy study of PrFeAsO$$_{0.7}$$; Comparison with LaFePO

西 一郎*; 石角 元志; 出田 真一郎*; Malaeb, W.*; 吉田 鉄平*; 藤森 淳*; 小谷 佳範*; 久保田 正人*; 小野 寛太*; Yi, M.*; et al.

Physical Review B, 84(1), p.014504_1 - 014504_5, 2011/07

 被引用回数:20 パーセンタイル:66.65(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄系超伝導体PrFeAsO$$_{0.7}$$の角度分解光電子分光の研究を行い、フェルミ準位付近のフェルミ面とバンド分散を調べた。へき開表面の極性により激しくホールドープされた電子状態が観測された。しかしながら、われわれはバンド幅を約2.5倍減少させ化学ポテンシャルを70meV下げるとLDAの計算と合うことを見いだした。これまでに報告されているLaFePOと比較することで、$$d$$$$_{3z^{2}-r^{2}}$$$$yz,zx$$によるバンドのエネルギー位置が両者で非常に大きく異なることがわかった。このことはLDA計算で予言されているように異なるニクトゲン高さに起因する。

論文

Phonon spectra of PrFeAsO$$_{1-y}$$ via inelastic X-ray scattering

福田 竜生; Baron, A. Q. R.*; 中村 博樹; 社本 真一; 石角 元志; 町田 昌彦; 内山 裕士*; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; 水木 純一郎; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.B), p.SB015_1 - SB015_4, 2011/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.07(Physics, Multidisciplinary)

高分解能非共鳴X線非弾性散乱法及び第一原理計算により、PrFeAsO$$_{1-y}$$のフォノンを調べた。ドープ量及び温度変化の測定の結果、小さな変化が存在することがわかった。しかしそれ以上に非常に大きな不一致が、測定結果と第一原理計算結果との間に見られることがわかった。この不一致は、鉄原子の磁気モーメントの秩序を取り入れることで改善するが、対応する磁気秩序を示す物質のT$$_N$$以下の測定との不一致でさえ大きく残っている。われわれは第一原理計算結果を修正する幾つかのモデルを考えたが、最も良く実験結果を説明できるものは、鉄原子と砒素原子間の相関をFeAs面内方向のみ弱めたモデルであった。第一原理計算の不完全性は、磁気揺らぎを取り入れることで一部説明できるが、われわれの測定した不一致を考えると、完全ではないように思われる。

論文

Growth of PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals and its characterization

石角 元志; 社本 真一; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 伊藤 利充*; 富岡 泰秀*

Physica C, 470(Suppl.1), p.S322 - S323, 2010/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.13(Physics, Applied)

ベルト型高圧合成装置を用いて酸素欠損オキシニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-y}$$の単結晶試料を育成した。得られた単結晶試料の超伝導転移温度(Tc)は45Kであり、典型的な大きさは約800$$times$$1000$$times$$30$$mu m^3$$である。面内電気抵抗率は、銅酸化物高温超伝導体と同様にほぼ温度に比例する振る舞いを示しており、銅酸化物高温超伝導体と同様に強い非弾性散乱効果の存在が示唆される。さらにas-grownの単結晶試料を常圧下でアニールすることにより非超伝導の母相単結晶試料を得た。母層の試料の電気抵抗は、150K付近に構造相転移に相当するキンクと、12K付近のPrイオンの磁気秩序に起因すると考えられる構造で特徴付けられる。

論文

Lower critical fields and the anisotropy in PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals

岡崎 竜二*; Konczykowski, M.*; Van der Beek, C. J.*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; 山下 穣*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S485 - S486, 2010/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Applied)

鉄系オキシニクタイドPrFeAsO$$_{1-y}$$単結晶における$$H$$ $$parallel$$ $$c$$$$H$$ $$parallel$$ $$ab$$-planesのより下部臨界磁場$$H_{c1}$$を報告する。磁束ピン止めによって$$H_{c1}$$決定の困難さを回避することで、センサーの位置ごとの局所の磁気誘導を評価できる小型のホールセンサーアレイを使った新方式を開発した。結晶の縁に置かれたホールセンサーは、マイスナーの状態から最初の磁束侵入を明瞭に解明した。$$H$$ $$parallel$$ $$c$$による$$H_{c1}$$の温度依存性は、面内侵入の深さによって計測され、完全ギャップの超伝導状態と一致する。低温での$$H_{c1}$$の異方性は$$sim$$3であると評価され、それは$$H_{c2}$$よりさらに小さいものである。これは、マルチバンド超伝導性を意味し、超伝導性のアクティヴバンドはより二次元的である。

論文

Disorder and flux pinning in superconducting pnictide single crystals

Van der Beek, C. J.*; Rizza, G.*; Konczykowski, M.*; Fertey, P.*; Monnet, I.*; 岡崎 竜二*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 雅明*; 宍戸 寛明*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S385 - S386, 2010/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.06(Physics, Applied)

ニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-x}$$中の結晶の乱れが、磁束の新入の磁気光学可視化,透過型電子顕微鏡,放射光X線回折を用いて調べられた。磁束分布の臨界状態,臨界電流の大きさと温度依存性が、すべての温度で酸素欠陥によるバルクの磁束ピン止めを示す。

論文

Resonant inelastic X-ray scattering in single-crystal superconducting PrFeAsO$$_{0.7}$$

Jarrige, I.; 石井 賢司; 吉田 雅洋; 福田 竜生; 池内 和彦*; 石角 元志*; 平岡 望*; Tsuei, K.-D.*; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S377 - S378, 2010/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:23.57(Physics, Applied)

Resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) spectra at the Fe K-edge were measured for a single-crystal of the iron oxypnictide superconductor PrFeAsO$$_{0.7}$$ ($$T_{rm C}$$ = 42 K). They disclose a weak, broad feature centered around 4.5 eV energy loss, which is slightly resonantly enhanced when the incident energy is tuned to the vicinity of the $$4p$$ white line. We tentatively ascribe it to the charge-transfer excitation between As $$4p$$ and Fe $$3d$$.

論文

Degradation of superconductivity and spin fluctuations by electron overdoping in LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_{x}$$

脇本 秀一; 樹神 克明; 石角 元志; 松田 雅昌; 梶本 亮一; 新井 正敏; 加倉井 和久; 江坂 文孝; 伊豫 彰*; 鬼頭 聖*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 79(7), p.074715_1 - 074715_4, 2010/07

 被引用回数:50 パーセンタイル:87.71(Physics, Multidisciplinary)

Low energy spin fluctuations are studied for the electron-doped Fe-based superconductor LaFeAsO$$_{1-x}$$F$$_x$$ by inelastic neutron scattering up to the energy transfer of $$omega = 15$$ meV using polycrystalline samples. Superconducting samples ($$x=0.057$$, $$T$$$$_{rm c}$$ = 25 K and $$x=0.082$$, $$T$$$$_{rm c}$$ = 29 K) show dynamical spin susceptibility $$chi"(omega)$$ almost comparable with the parent sample's. However $$chi"(omega)$$ is almost vanished in the $$x=0.158$$ sample where the superconductivity is highly suppressed. These results are compatible with the theoretical suggestions that the spin fluctuation plays an important role for the superconductivity.

論文

Flux pinning in PrFeAsO$$_{0.9}$$ and NdFeAsO$$_{0.9}$$F$$_{0.1}$$ superconducting crystals

Van der Beek, C. J.*; Rizza, G.*; Konczykowski, M.*; Fertey, P.*; Monnet, I.*; Klein, T.*; 岡崎 竜二*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; et al.

Physical Review B, 81(17), p.174517_1 - 174517_11, 2010/05

 被引用回数:90 パーセンタイル:93.98(Materials Science, Multidisciplinary)

PrFeAsO$$_{1-y}$$とNdFeAs(O,F)超伝導単結晶での不均一性とフラックスピニングを定量的に評価するために、局所磁場測定が行われた。巨視的なスケールでの臨界電流密度の空間的な揺らぎにも関わらず、主要な寄与は、平均自由行程揺らぎ機構によるミクロな欠陥による磁束線の集団ピン止めから来ていることが示された。実験から導き出された欠陥密度はドーパントの原子密度と一致している。このことはドーパント原子が磁束のピン止めと準粒子散乱の両方に重要な役割を担っていることを示している。

論文

Strong carrier-scattering in iron-pnictide superconductors ${it Ln}$FeAsO$$_{1-y}$$ (${it Ln}$ = La and Nd) obtained from charge transport experiments

石田 茂之*; 中島 正道*; 富岡 泰秀*; 伊藤 利充*; 宮沢 喜一*; 鬼頭 聖*; Lee, C.-H.*; 石角 元志; 社本 真一; 伊豫 彰*; et al.

Physical Review B, 81(9), p.094515_1 - 094515_6, 2010/03

 被引用回数:21 パーセンタイル:67.68(Materials Science, Multidisciplinary)

知られている鉄系超伝導体の中で、最も高い超伝導転移温度を持つ酸素欠損の鉄ヒ素化物${it Ln}$FeAsO$$_{1-y}$$ (${it Ln}$: La and Nd)において、特長的な常伝導状態電荷輸送が見つかった。この系における「ドーピング」の効果はおもに、high-${it T}$ $$_{c}$$銅酸化物におけるそれと異なり、おもにキャリア散乱によっている。最大の${it T}$ $$_{c}$$=28KのLa系の超伝導領域において、低温の抵抗は${it T}$ $$^{2}$$項に支配される。一方で、40Kより高い${it T}$ $$_{c}$$を持つNd系ではキャリアは${it T}$に比例する電気抵抗と小さな磁気抵抗を示す強い散乱を受ける。このような強い散乱が鉄系の高い${it T}$ $$_{c}$$超伝導性にとって決定的なものとなっている。

論文

Growth of single crystal PrFeAsO$$_{1-y}$$ and its characterization

石角 元志; 社本 真一; 鬼頭 聖*; 伊豫 彰*; 永崎 洋*; 伊藤 利充*; 富岡 泰秀*

Physica C, 469(15-20), p.901 - 904, 2009/10

 被引用回数:21 パーセンタイル:66.52(Physics, Applied)

酸素欠損オキシニクタイド超伝導体PrFeAsO$$_{1-y}$$の単結晶をベルト型アンビル装置を用いて高圧合成法で育成した。板状の単結晶は多結晶ペレットの中から機械的に取り出し、光沢状のab面を有している。典型的な結晶の大きさは100$$times$$100$$times$$15$$mu m^3$$である。講演では詳細な育成条件と試料評価,X線回折,帯磁率,電気抵抗測定について報告する。

論文

High-pressure synthesis and physical properties of new iron (nickel)-based superconductors

Shirage, P. M.*; 宮沢 喜一*; 石角 元志; 木方 邦宏*; Lee, C.-H.*; 竹下 直*; 松畑 洋文*; 熊井 玲児*; 富岡 泰秀*; 伊藤 利充*; et al.

Physica C, 469(9-12), p.355 - 369, 2009/06

 被引用回数:36 パーセンタイル:79.84(Physics, Applied)

高圧合成を用いてLnFeAsO系超伝導体の合成を行いその評価を行い、特に酸素欠損,Lnイオン半径の変動,外圧のTcに与える影響を調べた。すべての実験データは結晶構造と超伝導の強い相関を示している。単結晶PrFeAsO$$_{1-y}$$の上部臨界磁場測定より異方性は5程度で銅酸化物より小さいことがわかった。また、高圧合成法は122系の物質合成・単結晶に対しても有効であることを示す。

論文

Two-dimensional spin density wave state in LaFeAsO

石角 元志; 梶本 亮一; 社本 真一; 新井 正敏; 伊豫 彰*; 宮沢 喜一*; Shirage, P. M.*; 鬼頭 聖*; 永崎 洋*; Kim, S.-W.*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 78(4), p.043705_1 - 043705_4, 2009/04

 被引用回数:34 パーセンタイル:82.32(Physics, Multidisciplinary)

The parent compound of Fe oxypnictide superconductor, LaFeAsO, has been studied by pulsed neutron powder inelastic scattering measurement at MERLIN in ISIS. The inelastic scattering intensity along $$Q$$-axis at $$T$$ = 140 K exhibits a prominent asymmetric peak ascribed to 2-dimensional magnetic rod. It persists even in the tetragonal phase up to room temperature, suggesting the existence of strong magnetic interaction.

論文

Lower critical fields of superconducting PrFeAsO$$_{1-y}$$ single crystals

岡崎 竜二*; Konczykowski, M.*; Van der Beek, C. J.*; 加藤 智成*; 橋本 顕一郎*; 下澤 元幸*; 宍戸 寛明*; 山下 穣*; 石角 元志; 鬼頭 聖*; et al.

Physical Review B, 79(6), p.064520_1 - 064520_6, 2009/02

 被引用回数:55 パーセンタイル:88.03(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄砒素系超伝導体PrFeAsO$$_{1-y}$$超伝導単結晶の下部臨界磁場とその異方性の評価を行った。

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:41 パーセンタイル:84.31(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

Ferroelectricity from iron valence ordering in the charge-frustrated system LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

池田 直*; 大隅 寛幸*; 大和田 謙二; 石井 賢司; 稲見 俊哉; 加倉井 和久; 村上 洋一*; 吉井 賢資; 森 茂生*; 堀部 陽一*; et al.

Nature, 436(7054), p.1136 - 1138, 2005/08

 被引用回数:763 パーセンタイル:99.79(Multidisciplinary Sciences)

SPring-8の放射光を用いた共鳴X線散乱実験,焦電気測定及び誘電分散測定により、混合原子価鉄イオンを含む複合酸化物LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$は、全く新しいカテゴリーに属する強誘電体であることがわかった。本系では、三角格子上において、鉄イオン間に電荷相互作用のフラストレーションが存在する。このフラストレーションは、2価と3価の鉄イオンの長周期電荷秩序構造を安定化し、その結果として、電子の密度分布変調による誘電分極を発生する。この強誘電発現機構は、基礎科学的に興味深いだけでなく、電荷・スピン・軌道といった電子の自由度により制御された、次世代の強誘電デバイス開発の可能性をも提供する大きなインパクトを持つものである。

論文

Superconductivity of M$$_{I}$$(M$$_{II}$$$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$ (M$$_{I}$$=Sr and Ba, M$$_{II}$$=Al and Ga), ternary silicides with the AlB$$_{2}$$-type structure

今井 基晴*; 西田 憲二*; 木村 隆*; 北澤 英明*; 阿部 英樹*; 鬼頭 聖*; 吉井 賢資

Physica C, 382(4), p.361 - 366, 2002/11

 被引用回数:56 パーセンタイル:89.04(Physics, Applied)

三元系シリコン化合物M$$_{I}$$(M$$_{II}$$$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$ (M$$_{I}$$=Sr及びBa, M$$_{II}$$=Al及びGa)をアーク溶解法で合成した。X線回折からは、これらがAlB$$_{2}$$型の結晶構造を持っていることがわかった。電気伝導及び磁化測定からは、Sr(Al$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$が4.2Kで超伝導転移を示すが、Ba(Al$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$は2Kより上の温度で超伝導を示さないことがわかった。また、Sr(Ga$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$とBa(Ga$$_{0.5}$$,Si$$_{0.5}$$)$$_{2}$$もそれぞれ5.1Kと3.3K以下の温度で超伝導になることがわかった。

口頭

Ordering of frustrated spin systems coupled to lattice and charge degrees of freedom; Neutron scattering investigations

加倉井 和久; 松田 雅昌; 石井 慶信; 永井 聡*; 池田 直*; 鬼頭 聖*; 井川 直樹; 左右田 稔*; 安井 幸夫*; 茂吉 武人*; et al.

no journal, , 

中性子散乱による格子や電荷の自由度と結合するスピンフラストレート系における磁気秩序の研究を2つの研究例を挙げて解説する。(1)LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$では鉄イオンが六方称の二重層を構成する。この系は330Kで電荷秩序を、250Kで磁気秩序を起こす。この磁気秩序過程の詳細な研究がスピン凍結を示唆する基底状態を明らかにした。(2)YBaCo$$_{4}$$O$$_{7}$$はCoO$$_{4}$$四面体が籠目と三角格子に交互に積層する構造を持つ。この系において70K及び105Kで構造相転移が観測され、それに伴う磁気的短距離秩序による散漫散乱が観測された。両者の系において観測された磁気相関と格子又は電荷の自由度との関係を議論する。

口頭

Magnetic ordering process in the charge-frustrated ferroelectric system LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

加倉井 和久; 池田 直*; 永井 聡*; 松田 雅昌; 石井 慶信; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 吉井 賢資; 村上 洋一*; 鬼頭 聖*; et al.

no journal, , 

電荷秩序したLuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$における異常磁気秩序過程が改3号炉に設置されたTAS-1及びTAS-2を使用した中性子散乱実験により明らかにされたので、報告する。(1)LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$では鉄イオンが六方称の二重層を構成する。鉄イオンが三角格子の配列を持つにもかかわらず、フェリ磁性的な成分を持つ強い2次元的反強磁性相関が存在し、T$$_{N}$$=242K以下で3次元秩序を起こす。(2)さらにT$$_{f}$$=177Kで層間の秩序が崩れ、新しいスピン凍結状態を示唆する磁気散乱が観測される。T$$_{f}$$における磁気秩序変化は顕著なヒステレジスを示すことが明らかにされた。この系において観測された磁気相関と電荷又は軌道自由度との関係を議論する。

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