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角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.
Communications Materials (Internet), 1, p.89_1 - 89_9, 2020/11
Weyl semimetals are characterized by the presence of massless band dispersion in momentum space. When a Weyl semimetal meets magnetism, large anomalous transport properties emerge as a consequence of its topological nature. Here, using in-situ spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy combined with ab initio calculations, we visualize the spin-polarized Weyl cone and flat-band surface states of ferromagnetic Co
MnGa films with full remanent magnetization. We demonstrate that the anomalous Hall and Nernst conductivities systematically grow when the magnetization-induced massive Weyl cone at a Lifshitz quantum critical point approaches the Fermi energy, until a high anomalous Nernst thermopower of 
6.2 
VK
is realized at room temperature. Given this topological quantum state and full remanent magnetization, CoMnGa films are promising for realizing high efficiency heat flux and magnetic field sensing devices operable at room temperature and zero-field.
有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 西尾 勝久
日本物理学会誌, 75(10), p.631 - 636, 2020/10
フェルミウム元素(Fm, 原子番号100)の核分裂において、1980年代の実験で興味深い結果が報告された。
Fmから
Fmへと原子核の質量数が1つ変化しただけで、ウランで見られるような質量非対称核分裂から、シャープな質量対称核分裂へと変化した。この変化の原因を説明するため多くの理論モデルが提案されてきたが、実験データを定量的に説明できる模型はなかった。本研究では、ランジュバンモデルを用いた動力学計算を行うことにより、この変化の原因を説明することができた。このモデルの構築のため、原子力科学研究所タンデム加速器で測定した核分裂データを使用した。核分裂の発見と理論の歴史を概説しつつ、Fmで起こる現象について分かりやすく解説した。
MnGe (Ga) film via Ge (Ga) 
absorption spectroscopy吉川 智己*; Antonov, V. N.*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 角田 一樹; 宮本 幸治*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 後藤 一希*; 桜庭 裕弥*; et al.
Physical Review B, 102(6), p.064428_1 - 064428_7, 2020/08
被引用回数：2 パーセンタイル：12.9(Materials Science, Multidisciplinary)X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectroscopy were applied at the Ge (Ga) edge to unravel the spin-resolved unoccupied electronic states of CoMnGe (Ga). Complicated spectral features were observed in both XAS and XMCD spectra. For their interpretation, we compared the experimental XAS and XMCD spectra with the calculated Ge (Ga) 4
and 4
orbital partial density of states. The comparison enabled a qualitative explanation of the XMCD spectra as the difference between the majority and minority-spin unoccupied density of states summed over the 4 and 4 orbitals. Our finding provides a new approach to uncover the spin-split partial density of states above the Fermi level.
田中 翔也; 有友 嘉浩*; 宮本 裕也*; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久
Physical Review C, 100(6), p.064605_1 - 064605_6, 2019/12
被引用回数：13 パーセンタイル：79.29(Physics, Nuclear)散逸揺動定理を採用した動力学模型を使用し、
U, 
Np, 
Pu (
=15-55MeV)という広い範囲の核種および励起エネルギーにおいて核分裂片質量分布の評価を行った。本研究の特色は、原子核が分裂へ至るまでに中性子を放出するという、マルチチャンス核分裂の概念を理論計算へ導入していることである。その結果、実験データを系統的に再現する計算結果を得られた。特に、励起エネルギーが高い領域においても核分裂片質量分布がふた山構造を維持する傾向や、原子核の初期状態(特に中性子数)に依存するという実験データの傾向を再現することに成功した。またこの傾向が、核分裂前の中性子放出確率を支配している複合核の中性子結合エネルギーと相関を持つことを示した。
MnGe revealed by resonant photoelectron spectroscopy河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 吉川 智己*; Wang, X.*; 角田 一樹*; 宮本 幸治*; 室 隆桂之*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 後藤 一希*; et al.
Physical Review B, 100(16), p.165120_1 - 165120_6, 2019/10
被引用回数：5 パーセンタイル：27.67(Materials Science, Multidisciplinary)Resonant photoelectron spectroscopy at the Co and Mn 2
core absorption edges of half-metallic CoMnGe has been performed to determine the element-specific density of states (DOS). A significant contribution of the Mn 3
partial DOS near the Fermi level (
) was clarified by measurement at the Mn 2 absorption edge. Further analysis by first-principles calculation revealed that it has 
symmetry, which must be responsible for the electrical conductivity along the line perpendicular to the film plane. The dominant normal Auger contribution observed at the Co 2 absorption edge indicates delocalization of photoexcited Co 3 electrons. The difference in the degrees of localization of the Mn 3 and Co 3 electrons in CoMnGe is explained by the first-principles calculation.
宮本 裕也*; 有友 嘉浩*; 田中 翔也; 廣瀬 健太郎; 西尾 勝久
Physical Review C, 99(5), p.051601_1 - 051601_7, 2019/05
被引用回数：16 パーセンタイル：84.48(Physics, Nuclear)The fission of even-even fermium nuclides 
Fm at low excitation energy was studied using Langevin equations of three-dimensional nuclear-shape parametrization. The mass distributions of fission fragments show a dramatic change from an asymmetric shape for the lighter fermium isotopes to sharp symmetric fission for the heavier isotopes. The time evolution of the nuclear shape on the potential surface reveals that the lighter fermium isotopes showing asymmetric fission are trapped in the second minimum for a substantial length of time before overcoming the second saddle point. This behavior changes dramatically for the compact symmetric fission found in the heavier neutron-rich fermium nuclei that disintegrate immediately after overcoming the first saddle point, without feeling the second barrier, resulting in a fission time two orders of magnitude shorter.
MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果の観測角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになってきた。特に強磁性ホイスラー合金CoMnGaの室温における熱電能は約6.0V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、組成比を緻密に制御したCoMnGa薄膜に着目し、スピン・角度分解子電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行うことで異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を解明した。
MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果の観測角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになってきた。特に強磁性ホイスラー合金CoMnGaの室温における熱電能は約6.0V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、組成比を緻密に制御したCoMnGa薄膜に着目し、スピン・角度分解子電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行うことで異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を解明した。
MnGa薄膜におけるスピン偏極ワイル分散と巨大異常ネルンスト効果角田 一樹; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 後藤 一希*; Zhou, W.*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
異常ネルンスト効果は強磁性体に熱流を流した際に、温度勾配と磁化の外積方向に電場が生じる現象である。これまで、異常ネルンスト効果による熱電能は磁化の大きさに比例すると考えられてきたが、近年、反強磁性体を含むいくつかの磁性材料でこの経験則が破綻していることが明らかになった。特に強磁性ホイスラー合金CoMnGaの室温における熱電能は約6.0V/Kに達しており、Feなどの典型的な強磁性体の約10倍の大きさに匹敵する。このような巨大異常ネルンスト効果には、フェルミ準位近傍のトポロジカルに非自明な電子構造が重要な役割を果たしていると考えられている。本研究では、異常ネルンスト効果による熱電能と電子構造の対応関係を明らかにするため、組成比を緻密に制御したCoMnGa薄膜に対してスピン・角度分解光電子分光,熱輸送測定,第一原理計算を行った。その結果、フェルミ準位近傍にスピン偏極した複数のワイルコーンが存在していることが実験的に明らかとなった。第一原理計算との比較により、これらのワイルコーンが波数空間上で巨大な仮想磁場(ベリー曲率)を生み出す源となっていることを突き止め、電子構造と熱電能の対応関係を明らかにした。
廣瀬 健太郎; 西尾 勝久; 牧井 宏之; Orlandi, R.; 塚田 和明; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; 伊藤 由太; 洲嵜 ふみ; 永目 諭一郎*; et al.
no journal, ,
質量数258近傍の原子核では、自発核分裂の測定によって、質量分布に特徴的な現象が観測されている。Fm256では、ウランなどのように軽い核分裂片と重い分裂片に分裂し、質量分布はふた山のピークを形成するのに対し、中性子がたった2つ増えたFm258では、鋭いひと山のピークを形成するのである。このような特徴的な現象を調べるために、原子力機構の東海タンデム加速器施設において、O18+Es254反応を用いた多核子移行核分裂実験を行ったので報告する。
He+
Esで生成されるMd原子核の核分裂西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 牧井 宏之; Orlandi, R.; Kean, K. R.*; 塚田 和明; 豊嶋 厚史*; 浅井 雅人; 佐藤 哲也; Chiera, N. M.*; et al.
no journal, ,
He+Esの反応により複合核Mdの核分裂を観測し、核分裂片の質量数と運動エネルギーの相関を得た。解析から、対称および非対称核分裂の競合を観測した。
MnSi薄膜におけるスピン偏極電子構造の温度依存性の観測角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
CoMnSiは少数スピン状態にギャップが開いており、多数スピンのみが伝導に寄与するハーフメタル強磁性体であることが理論的に予測されている。実際、CoMnSiを用いたトンネル磁気抵抗素子では2000%もの巨大な出力が報告されている。しかし、巨大磁気抵抗比は低温でのみ観測されており、室温では出力が300%程度に低下することが問題となっている。室温における性能低下の要因は、電子間相互作用に起因した多体効果や熱励起マグノンによる影響などいくつか理論的モデルが提唱されているが、低温から室温までのスピン偏極率を調べる実験手法が限られることから、有限温度におけるスピン偏極率低下のメカニズムは未解明のままである。本研究では、CoMnSi薄膜についてスピン・角度分解光電子分光を行い、バンド分散およびスピン偏極率の温度変化を詳細に追跡した。フェルミ準位近傍ではハーフメタル性を担うバルクバンドと、スピン偏極した表面バンドが混在していることが明らかとなった。また、スピン偏極率は温度の上昇に伴って低下しており、マグノンの熱励起を記述するブロッホの
則によって現象をよく説明できることが明らかになった。
Mn(Al,Si)薄膜におけるスピン偏極ワイル分散とハーフメタル性の観測角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; 木村 昭夫*
no journal, ,
CoMnSiに代表されるホイスラー合金は多数スピンのみが伝導に寄与するハーフメタル電子構造を有することが理論的に予測されている。一方、CoMnAlやCoMnGaはワイル磁性体であることが明らかとなり、通常の磁性体の数十倍の巨大異常ホール・ネルンスト効果が観測された。また最近、四元系ホイスラー合金CoMn(Al,Si)薄膜においても巨大異常ネルンスト効果が観測されている。CoMn(Al,Si)はCoMnSiとCoMnAlの混晶系であるため、ハーフメタル性と巨大熱電特性の同時発現の舞台としても大変興味深い。本研究では、四元系CoMn(Al,Si)薄膜に対してスピン・角度分解光電子分光を行い、スピン偏極した電子構造の実験的観測を行った。スピン分解測定を行うことで、X点周りの電子バンドが多数スピン成分によって構成されていることがわかり、CoMn(Al,Si)薄膜においてもハーフメタル電子構造を有することが明らかとなった。また、
-K方向にはスピン偏極したワイル分散も観測され、CoMn(Al,Si)薄膜がハーフメタル電子構造を有するワイル磁性体であることが明らかとなった。
MnSi films角田 一樹; 鹿子木 将明*; 桜庭 裕弥*; 増田 啓介*; 河野 嵩*; 後藤 一希*; 宮本 幸治*; 三浦 良雄*; 宝野 和博*; 奥田 太一*; et al.
no journal, ,
Heusler alloy CoMnSi is theoretically predicted to be a half-metal ferromagnet exhibiting 100
spin-polarization. In fact, a huge output has been reported for tunnel magnetoresistance (TMR) devices using CoMnSi films. However, such a giant TMR ratio is observed only at low temperatures, and the output drastically decreases at room temperature. Several theoretical models have been proposed for the spin-depolarization at room temperature, but the mechanism remains unclear. In this study, we have fabricated CoMnSi films and performed temperature-dependent spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy. We confirmed a steep hole-band at point and electron-band at X point. Those experimentally observed bands are well reproduced by the calculations. More importantly, the temperature-dependent spin-polarization can be nicely fitted by Bloch law. This implies that the spin-depolarization can be explained by the thermally excited magnon model.
