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論文

Hybridization of Bogoliubov quasiparticles between adjacent CuO$$_2$$ layers in the triple-layer cuprate Bi$$_2$$Sr$$_2$$Ca$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{10+delta}$$ studied by angle-resolved photoemission spectroscopy

出田 真一郎*; Johnston, S.*; 吉田 鉄平*; 田中 清尚*; 森 道康; 安齋 太陽*; 井野 明洋*; 有田 将司*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; et al.

Physical Review Letters, 127(21), p.217004_1 - 217004_6, 2021/11

Hybridization of Bogoliubov quasiparticles (BQPs) between the CuO$$_2$$ layers in the triple-layer cuprate high-temperature superconductor Bi$$_2$$Sr$$_2$$Ca$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{10+delta}$$ is studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). In the superconducting state, an anti-crossing gap opens between the outer- and inner-BQP bands, which we attribute primarily to interlayer single-particle hopping with possible contributions from interlayer Cooper pairing. We find that the $$d$$-wave superconducting gap of both BQP bands smoothly develops with momentum without abrupt jump in contrast to a previous ARPES study. Hybridization between the BQPs also gradually increases in going from the off-nodal to the anti-nodal region, which is explained by the momentum-dependence of the interlayer single-particle hopping. As possible mechanisms for the enhancement of the superconducting transition temperature, the hybridization between the BQPs, as well as the combination of phonon modes of the triple CuO$$_2$$ layers and spin fluctuations are discussed.

論文

Perpendicular magnetic anisotropy with enhanced orbital moments of Fe adatoms on a topological surface of Bi$$_2$$Se$$_3$$

Ye, M.*; 黒田 健太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 岡本 和晃*; Zhu, S.-Y.*; 白井 開渡*; 宮本 幸治*; 有田 将司*; 仲武 昌史*; et al.

Journal of Physics; Condensed Matter, 25(23), p.232201_1 - 232201_5, 2013/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:50.94(Physics, Condensed Matter)

トポロジカル絶縁体に磁性元素を入れると絶縁体表面に対して垂直方向に強磁性が発現するという理論研究があり、その実現は新しいスピントロにクス技術への足がかりになるものと期待されている。本研究では、トポロジカル絶縁体Bi$$_2$$Se$$_3$$の表面にFeを蒸着し、その磁性をFe L$$_{2,3}$$吸収端における軟X線磁気円二色性で、電子状態を角度分解光電子分光を用いて調べた。磁気円二色性実験ではFeの膜厚依存性、試料表面に対する角度依存性測定も行った。その結果、いずれのFe膜厚(0.013-0.9ML)においても強磁性発現は確認できなかったものの、試料表面に垂直方向に磁気モーメントが向く強い磁気異方性を持った常磁性状態が確認された。また軌道磁気モーメントがFe膜厚の小さい試料において増大し、スピン磁気モーメントと軌道磁気モーメントの比率が強い膜厚依存性を示すこともわかった。この結果はトポロジカル絶縁体に対する磁性元素の量を調節することにより、磁性及び量子輸送現象を制御できる可能性を示すものである。

論文

Quasiparticle interference on the surface of Bi$$_{2}$$Se$$_{3}$$ induced by cobalt adatom in the absence of ferromagnetic ordering

Ye. M.*; Eremeev, S. V.*; 黒田 健太*; Krasovskii, E. E.*; Chulkov, E. V.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 岡本 和晃*; Zhu, S. Y.*; 宮本 幸治*; et al.

Physical Review B, 85(20), p.205317_1 - 205317_5, 2012/05

 被引用回数:54 パーセンタイル:90.06(Materials Science, Multidisciplinary)

トポロジカル絶縁体Bi$$_2$$Se$$_3$$の表面にコバルトを蒸着した系に対して、コバルトの物性に注目して、トンネル分光,角度分解光電子分光,磁気円二色性及び理論計算を組合せて得られた研究成果である。原子力機構としての貢献は、磁気円二色性を用いてコバルトの磁性を調べた部分である。トポロジカル絶縁体表面では磁性元素が強磁性を示すという理論的予想があるが、今回の実験では、Bi$$_2$$Se$$_3$$とコバルトとの組合せでは強磁性を示さないという実験的証拠を示すことができた。

論文

Conduction-band electronic states of YbInCu$$_4$$ studied by photoemission and soft X-ray absorption spectroscopies

内海 有希*; 佐藤 仁*; 栗原 秀直*; 間曽 寛之*; 平岡 耕一*; 小島 健一*; 飛松 浩明*; 大河内 拓雄*; 藤森 伸一; 竹田 幸治; et al.

Physical Review B, 84(11), p.115143_1 - 115143_7, 2011/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:31.79(Materials Science, Multidisciplinary)

典型的な価数揺動系であるYbInCu$$_4$$の価電子状態を、硬X線内殻光電子分光,軟X線吸収実験、及び軟X線光電子分光の温度依存性の実験から研究した。YbInCu$$_4$$の価数転移について、価電子帯からYb 4$$f$$状態への電荷移動で記述した。

論文

X-ray magnetic circular dichroism and photoemission studies of ferromagnetism in CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films

寺井 恒太*; 吉井 賢資; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 岡根 哲夫; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

Physical Review B, 77(11), p.115128_1 - 115128_6, 2008/03

 被引用回数:12 パーセンタイル:50.42(Materials Science, Multidisciplinary)

We have studied the electronic and magnetic properties of epitaxially grown CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films ($$x$$ = 1.0, 0.75, 0.5) by soft X-ray absorption (XAS), soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and hard X-ray photoemission spectroscopy (HXPES) measurements. The XMCD studies indicated that the spin moments of Mn and Ru are aligned in opposite directions. The valence-band HXPES spectra revealed that the Ru 4${it d}$ $$t_{2g}$$ states around the Fermi level and the Mn 3${it d}$ $$t_{2g}$$ up-spin states centered $$sim$$ 2 eV below it, both of which showed systematic concentration dependences. From these results, we propose that the localized Mn 3${it d}$ $$t_{2g}$$ states and the itinerant Ru 4${it d}$ $$t_{2g}$$ band are antiferromagnetically coupled and give rise to the ferromagnetic ordering, in analogy to the mechanism proposed for double perovskite oxides such as Sr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$.

論文

Electronic structure and magnetism of CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$ thin films

寺井 恒太; 吉井 賢資; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 岡根 哲夫; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part2), p.1070 - 1072, 2007/03

軟X線磁気円二色性(XMCD)及び硬X線光電子分光(HXPES)を用いて、エピタキシャル成長させたCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$(x=1.0, 0.5)薄膜の電子,磁気構造を調べた。XMCD測定の結果RuとMnのスピン磁気モーメントが反並行の関係を持っていることがわかった。またHXPES測定の結果Ruの4d電子の構造がE$$_{F}$$近傍に存在し、一方Mn 3d電子の構造はE$$_{F}$$よりやや下の位置に存在することがわかった。以上結果より、Sr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$などのダブルペロブスカイトと類似した機構により、局在的なMn 3d t$$_{2g}$$と遍歴的なRu 4d t$$_{2g}$$の間で反強磁性的な相互作用が起こり、その結果強磁性が現れるものと考えられる。

論文

High-resolution photoemission study of the hybridization gap in the Kondo semiconductor CeRhAs

島田 賢也*; 東口 光晴*; 有田 将司*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 高田 恭孝*; Shin, S.*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e57 - e58, 2007/03

近藤半導体CeRhAs及び半金属CeRhSbの電子状態を、40-5948eVの放射光を利用した光電子分光により調べた。光励起断面積のエネルギー依存性に基づき、これらの物質のp-d-f状態を明らかにした。

論文

High-resolution photoemission study of Ce$$_{1-x}$$La$$_{x}$$RhAs; A Collapse of the energy gap in the Kondo semiconductor

島田 賢也*; 東口 光晴*; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 笹川 哲也*; 高畠 敏郎*

Physica B; Condensed Matter, 383(1), p.140 - 141, 2006/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.01(Physics, Condensed Matter)

近藤半導体CeRhAsのLa置換によるエネルギーギャップの崩壊を解明するため、Ce$$_{1-x}$$La$$_{x}$$RhAs(0$$leq$$x$$leq$$0.05)単結晶の高分解能角度分解光電子分光を行った。xの増加とともにフェルミエネルギー近傍のCe4f$$^{1}$$状態が減少し、高結合エネルギーに4f由来の構造が現れた。一方、Rh 4dに由来する状態は、置換によってあまり変化しない。新たに現れたCe 4f状態はインコヒーレントな性質であり、x$$>$$$$sim$$0.02における半導体状態の崩壊の原因である。

論文

Direct observation of a quasiparticle band in CeIrIn$$_5$$; An Angle-resolved photoemission spectroscopy study

藤森 伸一; 藤森 淳; 島田 賢也*; 成村 孝正*; 小林 健一*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 播磨 尚朝*; 宍戸 寛明*; 池田 修悟; et al.

Physical Review B, 73(22), p.224517_1 - 224517_5, 2006/06

 被引用回数:39 パーセンタイル:82.32(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体CeIrIn$$_5$$に対して、高分解能4$$d$$-4$$f$$共鳴角度分解光電子分光を行った。Ce 4$$f$$共鳴スペクトルには、約30meVの分散を持つ準粒子バンドが観測された。この結果は、この化合物において、Ce 4$$f$$電子は局在した成分がほとんど支配的であるものの、小さな遍歴成分が存在し、この成分が超伝導を担っていることを示している。

論文

High-resolution photoemission study of CeRhX (X=Sn, In)

島田 賢也*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 東口 光晴*; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 藤森 淳; Kim, M. S.*; 平田 大輔*; 高畠 敏郎*

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.791 - 792, 2006/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:23.8(Physics, Condensed Matter)

CeRhX(X=Sn, In)のCe 4f由来の電子状態をCe 3d-4f高分解能共鳴光電子分光法により直接的に調べた。低い近藤温度を有する近藤金属CePtSnと比較すると、CeRhXはフェルミエネルギー近傍のCe 4f$$^{1}$$状態が強く、4f$$^{0}$$状態が弱い。このことはCeRhXは強い価数揺動系であることを示している。Ce 4f$$^{1}$$のスペクトル形状から、c-f混成強度は、CeRhInよりもCeRhSnの方が弱いことがわかった。

口頭

軟X線吸収磁気円二色性測定によるCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$強磁性発現機構の理解

寺井 恒太; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 吉井 賢資; 大和田 謙二; 稲見 俊哉; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

no journal, , 

ペロブスカイト型偽2相混合結晶であるCaMn$$_{1-x}$$Ru$$_{x}$$O$$_{3}$$(CMRO)は、それぞれのエンド組成の物質が強磁性を示さないにもかかわらず、混合することで強磁性を示すことが知られている。この物質の強磁性発現機構を理解することは、同様の遷移金属化合物を用いた新強磁性材料探索に有益な知見をもたらすものと考えられる。パルスレーザー堆積(PLD)装置を用いて作製したCMRO薄膜試料に対し、軟X線内殻吸収磁気円二色性(XMCD)測定を行った結果、MnとRuのスピン磁気モーメントが反並行の関係を持っていることが確認できた。この異なる遷移金属のスピンモーメント間の関係はSr$$_{2}$$FeMoO$$_{6}$$に代表される半金属物質と類似しており、この物質系で提案されているd電子のt$$_{2g}$$軌道混成モデルをCMROに対して用いた結果、CMROの強磁性をよく説明できることがわかった。以上のことから、遷移金属間のスピンモーメントが物性に強く関与するとともに、この物質特有の電子構造がCMROの強磁性発現にとって重要であることが理解できた。

口頭

Photoemission studies on heavy fermion superconductors

藤森 伸一; 斎藤 祐児; 岡根 哲夫; 山上 浩志; 藤森 淳*; 島田 賢也*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 青木 大*; 池田 修悟*; et al.

no journal, , 

SPring-8 BL23SU及びHiSOR BL1を用いることにより、重い電子系UPd$$_2$$Al$$_3$$及びCeIrIn$$_5$$に対する角度分解光電子分光実験を行い、それぞれのバンド構造の導出を行った。両者はともに重い電子系超伝導体であるが、f電子はUPd$$_2$$Al$$_3$$においては比較的遍歴的、CeIrIn$$_5$$においては比較的局在的であることが明らかになった。これらの化合物における$$f$$電子状態と超伝導の関係に関して議論を行う。

口頭

Ce化合物近藤半導体の軟・硬X線光電子分光

竹田 幸治; 藤森 伸一; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 小林 啓介*; 稲見 俊哉; 大和田 謙二; 有田 将司*; 島田 賢也*; et al.

no journal, , 

立方晶Ce$$_{3}$$Bi$$_{4}$$Pt$$_{3}$$は、低温において約10meVの等方的エネルギーギャップが形成されるCe化合物近藤半導体の代表的物質である。一方、斜方晶CeNiSnは、斜方晶で低温において擬ギャップを生じる近藤半金属である。この両物質の電子構造(特にCe 4f電子状態)を比較することは、近藤半導体におけるエネルギーギャップ形成の理解に重要である。今回、われわれは、SPring-8 BL23SUにおいて高分解能Ce 3d-4f共鳴光電子分光スペクトルとCe 3d内殻スペクトルの温度依存性を調べた。またBL22XUにおいて3.5keVの励起光を用いた硬X線光電子分光測定も行った。試料表面は真空中で破断することにより得た。Ce3d-4f共鳴光電子分光スペクトルについて、結合エネルギー$$sim$$2eVの構造は4f0終状態に対応し、フェルミ準位(EF)直下のピークは4f1終状態に対応する。12Kでは、Ce$$_{3}$$Bi$$_{4}$$Pt$$_{3}$$のEF直下のピーク幅が狭まりスピン軌道相互作用による$$sim$$300meVの肩構造が相対的に減少した。一方、CeNiSnでは低温にすると4f1ピークのウェイトは全体的に増すが、スピン軌道相互作用による肩構造はほとんど変化していない。また、Ce 3d内殻スペクトルの顕著な温度依存性も観測され、価数の温度変化することもわかった。

口頭

CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_x$$O$$_3$$薄膜の電子構造と磁性発現機構

寺井 恒太; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 稲見 俊哉; 山上 浩志; 小林 啓介*; 島田 賢也*; 有田 将司*; et al.

no journal, , 

CaMn$$_{1-x}$$Ru$$_x$$O$$_3$$(CMRO)は、それぞれのエンド組成の物質が強磁性を示さないにもかかわらず、混合することで強磁性を示すことが知られている。これまでこの物質の強磁性発現機構を理解するため、PLD法を用いて作製したCMRO薄膜試料に対し、軟X線内殻吸収磁気円二色性(XMCD)や光電子分光(PES)測定を行ってきた。その結果、MnとRuのスピン磁気モーメントが反平行の関係を持っており、MnとRuの組成比に依存してE$$_F$$近傍の電子状態密度が系統的に変化していることが明らかになってきている。XMCDの測定結果に見られる、異なる遷移金属間のスピン磁気モーメントの関係はSr$$_2$$FeMoO$$_6$$ に代表されるハーフメタル物質と類似している。この物質系で提案されているd電子の軌道混成モデルをCMROに対して用いると、MnとRuの軌道混成によりRu t$$_{2g}$$のアップ・ダウンスピンの状態密度に偏りができると予想される。その結果、Mnのスピン磁気モーメントと逆向きのモーメントをRuが持つものと考えられる。これは、実験により得られたXMCD及びPESの結果とも矛盾がなくCMROの磁性をよく説明できている。

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