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論文

Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates

山崎 篤志*; 藤原 秀紀*; 橘 祥一*; 岩崎 大昌*; 東野 勇志*; 吉見 千秋*; 中川 広野*; 中谷 泰博*; 山神 光平*; 荒谷 秀和*; et al.

Physical Review B, 94(11), p.115103_1 - 115103_10, 2016/11

AA2016-0587.pdf:2.55MB

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

軟X線角度分解光電子分光を用いて、Ruddlesden-Popper型イリジウム酸化物Sr$$_{n+1}$$Ir$$_{n}$$O$$_{3n+1}$$の3次元バンド構造を調べた。その結果、IrO$$_{2}$$面構造の次元性の増加と共に発現する金属-絶縁体転移に関する直接的な証拠を得た。この転移は、スピンー軌道結合により生じた$$j_{eff}$$ = 1/2バンドがフェルミエネルギーを横切ることにより生じる。入射光エネルギーを350eV以上走査することにより、SrIrO$$_{3}$$の3次元フェルミ面形状及び、Sr$$_{3}$$Ir$$_{2}$$O$$_{7}$$$$k_{z}$$依存した光電子強度の振動を明らかにした。本手法は、電子状態の全体像の理解において非常に有効である。

論文

Engineering a spin-orbital magnetic insulator by tailoring superlattices

松野 丈夫*; 井原 康太*; 山村 周玄*; 和達 大樹*; 石井 賢司; Shankar, V.*; Kee, H.-Y.*; 高木 英典*

Physical Review Letters, 114(24), p.247209_1 - 247209_5, 2015/06

 被引用回数:113 パーセンタイル:97.77(Physics, Multidisciplinary)

In $$5d$$ Ir oxides with interplay of spin-orbit coupling and electron correlations, we have tailored a spin-orbital magnetic insulator out of a semimetal SrIrO$$_3$$ by tuning the structure through superlattices [(SrIrO$$_3$$)$$_m$$, SrTiO$$_3$$] ($$m$$ = 1, 2, 3, 4, and $$infty$$). We observed the systematic decrease of the magnetic ordering temperature and the resistivity as a function of $$m$$. The transition from the semimetal to the insulator is found to be closely linked to the appearance of magnetism at $$m$$ $$simeq$$ 3. Long range magnetic ordering was realized even in the $$m$$ = 1 single layer superlattice, implying that the design and realization of novel electronic phases is feasible at the level of a single atomic layer in complex Ir oxides.

論文

Momentum-resolved electronic excitations in the Mott insulator Sr$$_2$$IrO$$_4$$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; Jarrige, I.; 吉田 雅洋; 池内 和彦*; 水木 純一郎; 大橋 啓*; 高山 知弘*; 松野 丈夫*; 高木 英典*

Physical Review B, 83(11), p.115121_1 - 115121_5, 2011/03

 被引用回数:67 パーセンタイル:91.69(Materials Science, Multidisciplinary)

We report an Ir $$L_3$$-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) measurement of the low-lying electronic excitations in Sr$$_2$$IrO$$_4$$ over the complete Brillouin zone of the IrO$$_2$$ plane. A remarkably strong inelastic signal which exceeds the elastic scattering in intensity is observed. Peaks observed at 0.5, 3.2, and 6.0 eV are respectively ascribed to an interband transition across the Mott gap and charge-transfer excitations from the O $$2p$$ band to the Ir $$5d$$ bands. The dispersion of the Mott gap excitation is found to be particularly weak. This is interpreted as a signature of the narrow $$5d$$ bands of the novel Mott insulating state of Sr$$_2$$IrO$$_4$$ induced by the strong spin-orbit interaction.

論文

Anomalous metallic state in the vicinity of metal to valence-bond solid insulator transition in LiVS$$_{2}$$

片山 尚幸*; 内田 正哉*; 橋爪 大輔*; 新高 誠司*; 松野 丈夫*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 竹下 直*; Gauzzi, A.*; et al.

Physical Review Letters, 103(14), p.146405_1 - 146405_4, 2009/10

 被引用回数:45 パーセンタイル:86.42(Physics, Multidisciplinary)

三角格子を持ち、価電子結合固体状態を持つことで知られるLiVS$$_{2}$$とLiVSe$$_{2}$$について研究を行った。金属と強相関系絶縁体の境目にあるLiVS$$_{2}$$は、金属から価電子結合固体絶縁体への転移を305Kにて示した。金属-絶縁体転移の近傍で価電子結合固体状態が観測されたことは、価電子結合固体状態を考える際の電子の遍歴性の重要さを示している。高温金属層に見られる擬ギャップ状態についても議論を行った。また、LiVSe$$_{2}$$は2Kまで金属状態であった。

論文

Local structure anomaly around Ge dopants in Mn$$_{3}$$Cu$$_{0.7}$$Ge$$_{0.3}$$N with negative thermal expansion

松野 丈夫*; 竹中 康司*; 高木 英典*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Applied Physics Letters, 94(18), p.181904_1 - 181904_3, 2009/05

 被引用回数:41 パーセンタイル:82.64(Physics, Applied)

負の熱膨張材料であるMn$$_{3}$$Cu$$_{0.7}$$Ge$$_{0.3}$$Nに対してX線吸収分光を使用してCuとGe近傍の局所構造をそれぞれ探った。原子間距離の温度依存性から、Ge-Mn, Cu-Mnそれぞれの結合とも負の熱膨張に寄与していることがわかったが、Ge-Mnの方がより顕著であることが示された。また、Ge-MnにおいてはDebye-Waller因子の負の熱膨張領域での異常増大が観測され、Ge近傍に大きな局所歪が生成していることがわかった。これら結果は、Ge近傍における不均一な歪が負の熱膨張領域の増大と強く関係していることを示している。

口頭

共鳴非弾性X線散乱によるSr$$_2$$IrO$$_4$$の電子励起

石井 賢司; Jarrige, I.; 吉田 雅洋; 池内 和彦*; 水木 純一郎; 大橋 啓*; 高山 知弘*; 松野 丈夫*; 高木 英典*

no journal, , 

近年、$$5d$$遷移金属を含んだ化合物において、強いスピン軌道相互作用に由来した特異な電子状態に注目が集まっている。その典型物質であるイリジウム酸化物Sr$$_2$$IrO$$_4$$は、スピン軌道相互作用と電子相関の効果によってギャップが開いたモット絶縁体であると考えられており、その電子状態をさまざまな分光法で検証することは重要である。われわれは、放射光X線を用いた電子励起の観測手法である共鳴非弾性X線散乱(Resonant Inelastic X-ray Scattering: RIXS)をこの系に適用し、Irの$$L_3$$吸収端での実験を行った。$$2p_{3/2}$$から$$5d$$軌道への遷移に対応する$$L_3$$吸収端の波長は約1${AA}$であり、励起の運動量依存性が観測可能である。まずは、1eV程度の比較的低いエネルギー分解能で、モットギャップを越える励起の分散関係を調べることを目的とした測定を行った。$$5d$$遷移金属の$$L$$吸収端を利用したRIXSの研究は、これまでにPt触媒に関する一報があるのみであり、本研究には分光学的な進展としての意義もある。

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