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論文

One-dimensional band structure in quasi-two-dimensional $$eta$$-Mo$$_4$$O$$_{11}$$ revealed by angle-resolved photoelectron spectroscopy and first-principles calculation

角田 一樹; 檜垣 聡太*; 佐藤 仁*; 水流 大地*; 宮本 幸治*; 奥田 太一*; 黒岩 芳弘*; 森吉 千佳子*; 高瀬 浩一*; 小口 多美夫*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 92(8), p.084706_1 - 084706_6, 2023/08

https://doi.org/10.7566/JPSJ.92.084706
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

We investigated the electronic structure of $$eta$$-Mo$$_4$$O$$_{11}$$ bulk crystal in the whole Brillouin zone at a normal metallic state by utilizing resonant and angle-resolved photoelectron spectroscopies and first-principles calculations. Mo 4$$p$$-4$$d$$ resonant photoelectron experiment revealed that the Mo 4$$d$$ electrons of MoO$$_6$$ octahedra mainly contributed to the electrical conductivity. We also demonstrated that the free electron-like band dispersions along $$k_b$$ axis, consisting of Mo 4$$d_{xy}$$ electrons, do not show clear $$k_a$$ and $$k_c$$ dependences and formed a one-dimensional Fermi surface even at the normal state. The observed low-dimensional and anisotropic band structures are expected to induce exotic physical properties such as quantized bulk Hall effect, charge density wave transitions, and Luttinger liquid behavior.

論文

Detecting halfmetallic electronic structures of spintronic materials in a magnetic field

藤原 秀紀*; 梅津 理恵*; 黒田 文彬*; 宮脇 淳*; 樫内 利幸*; 西本 幸平*; 永井 浩大*; 関山 明*; 入澤 明典*; 竹田 幸治; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.18654_1 - 18654_9, 2021/09

https://doi.org/10.1038/s41598-021-97992-z
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

Band-gap engineering is one of the fundamental techniques in semiconductor technology. To fully utilize the spintronic material, it is essential to optimize the spin-dependent electronic structure in operando conditions by applying the magnetic and/or electric fields. Here we present a new spectroscopic technique to probe the spin-polarized electronic structures by using magnetic circular dichroism (MCD) in resonant inelastic soft X-ray scattering (RIXS) under an external magnetic field. Thanks to the spin-selective dipole-allowed transitions in the RIXS-MCD, we have successfully demonstrated the direct evidence of the perfectly spin-polarized electronic structures for the prototypical halfmetallic Heusller alloy, Co$$_{2}$$MnSi. The RIXS-MCD is a promising tool to probe the spin-dependent carriers and band-gap with element specific way induced in buried magnetic layers under operando conditions.

論文

Modulation of Dirac electrons in epitaxial Bi$$_2$$Se$$_3$$ ultrathin films on van der Waals ferromagnet Cr$$_2$$Si$$_2$$Te$$_6$$

加藤 剛臣*; 菅原 克明*; 伊東 直洋*; 山内 邦彦*; 佐藤 匠*; 小口 多美夫*; 高橋 隆*; 塩見 雄毅*; 齊藤 英治; 佐藤 宇史*

Physical Review Materials (Internet), 4(8), p.084202_1 - 084202_6, 2020/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.084202
 被引用回数：4 パーセンタイル：20.66(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigated the Dirac-cone state and its modulation when an ultrathin film of topological insulator Bi$$_2$$Se$$_3$$ was epitaxially grown on a van der Waals ferromagnet Cr$$_2$$Si$$_2$$Te$$_6$$ (CST) by angle-resolved photoemission spectroscopy. We observed a gapless Dirac-cone surface state in six quintuple-layer (6QL) Bi$$_2$$Se$$_3$$ on CST, whereas the Dirac cone exhibits a gap of 0.37 eV in its 2QL counterpart. Intriguingly, this gap is much larger than those for Bi$$_2$$Se$$_3$$ films on Si(111). We also revealed no discernible change in the gap magnitude across the ferromagnetic transition of CST, suggesting the very small characteristic length and energy scale of the magnetic proximity effect. The present results suggest a crucial role of interfacial coupling for modulating Dirac electrons in topological-insulator hybrids.

論文

Manipulation of saturation magnetization and perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Co$$_{x}$$Mn$$_{4-x}$$N films with ferrimagnetic compensation

伊藤 啓太*; 安富 陽子*; Zhu, S.*; Nurmamat, M.*; 田原 昌樹*; 都甲 薫*; 秋山 了太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 小口 多美夫*; et al.

Physical Review B, 101(10), p.104401_1 - 104401_8, 2020/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.104401
 被引用回数：18 パーセンタイル：73.04(Materials Science, Multidisciplinary)

Spintronics devices utilizing a magnetic domain wall motion have attracted increasing attention, and ferrimagentic materials with almost compensated magnetic moments are highly required to realize the fast magnetic domain wall motion. Here, we report a key function for this purpose in anti-perovskite Co$$_{x}$$Mn$$_{4-x}$$N films. Perpendicular magnetization emerges for $$0.8 leq x$$, and the saturation magnetization reaches a minimum value at $$x = 0.8$$.

論文

Electronic structure and magnetic properties of the half-metallic ferrimagnet Mn$$_{2}$$VAl probed by soft X-ray spectroscopies

永井 浩大*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 藤岡 修平*; 右衛門佐 寛*; 中谷 泰博*; 木須 孝幸*; 関山 明*; 黒田 文彬*; 藤井 将*; et al.

Physical Review B, 97(3), p.035143_1 - 035143_8, 2018/01

AA2017-0644.pdf:1.01MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.035143
 被引用回数：21 パーセンタイル：70.17(Materials Science, Multidisciplinary)

フェリ磁性体Mn$$_{2}$$VAl単結晶の電子構造を軟X線吸収磁気円二色性(XMCD)、軟X線共鳴非弾性散乱(RIX)によって調べた。全ての構成元素のXMCD信号を観測した。Mn L$$_{2,3}$$ XMCDの結果は、密度汎関数理論を基にしたスペクトル計算により再現でき、Mn 3$$d$$状態の遍歴的性質が明らかとなった。V L$$_{2,3}$$XMCDの結果はイオンモデル計算によって定性的に説明され、V 3$$d$$電子はかなり局在的である。この描像は、V L$$_{3}$$ RIXSで明らかとなった局所的な$$dd$$遷移と矛盾しない。

論文

Local electronic states of Fe$$_{4}$$N films revealed by X-ray absorption spectroscopy and X-ray magnetic circular dichroism

伊藤 啓太*; 都甲 薫*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 小口 多美夫*; 末益 崇*; 木村 昭夫*

Journal of Applied Physics, 117(19), p.193906_1 - 193906_6, 2015/05

https://doi.org/10.1063/1.4921431
 被引用回数：14 パーセンタイル：52.35(Physics, Applied)

We performed XAS and XMCD measurements at Fe L$$_{2,3}$$ and N K-edges for Fe$$_{4}$$N epitaxial films grown by MBE. We compared experimental XAS and XMCD spectra with those simulated by a combination of a first-principles calculation and Fermi's golden rule. We revealed that the shoulders observed at Fe L$$_{2,3}$$-edges in the XAS and XMCD spectra were due to the electric dipole transition from the Fe 2p core-level to the hybridization state generated by $$sigma$$$$^{ast}$$ anti-bonding between the orbitals of N 2p at the body-centered site and Fe 3d on the face-centered (II) sites. Thus, the observed shoulders were attributed to the local electronic structure of Fe atoms at II sites. As to the N K-edge, the line shape of the obtained spectra was explained by the dipole transition from the N 1s core-level to the hybridization state formed by $$pi$$$$^{ast}$$ and $$sigma$$$$^{ast}$$ anti-bondings between the Fe 3d and N 2p orbitals.

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.115143
 被引用回数：11 パーセンタイル：44.66(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

Effect of hydrogenation on the electronic state of metallic La hydrides probed by X-ray absorption sectroscopy at the La $$L$$-edges

石松 直樹*; 笹田 良平*; 圓山 裕*; 市川 貴之*; 宮岡 裕樹*; 木村 通*; 坪田 雅己*; 小島 由継*; 圓谷 貴夫*; 小口 多美夫*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012070_1 - 012070_4, 2009/11

https://doi.org/10.1088/1742-6596/190/1/012070
 被引用回数：5 パーセンタイル：79.33(Physics, Condensed Matter)

金属ランタン水素化物LaH$$_x$$のランタン$$L$$吸収端のXANES測定を実施し、水素化に伴うランタン$$5d$$と$$6p$$の電子状態変化を調べた。水素量の増加によって、$$x$$$$>$$2でランタン$$L_{2,3}$$吸収端のホワイトラインの強度の増加が観測された。これは八面体サイトに水素が侵入したことによってランタン5$$d$$のホールが増加したことに起因すると考えられる。一方で、ランタン$$L_1$$吸収端の肩構造は水素量が0から2へ増加すると消失する。これは四面体サイトに侵入した水素によって$$p$$-$$d$$混成が弱められたためであると考えられる。

論文

High-resolution resonance photoemission study of Ce$$MX$$ ($$M$$=Pt, Pd; $$X$$=P, As, Sb)

岩崎 剛之*; 関山 明*; 山崎 篤志*; 岡崎 誠*; 角野 宏治*; 宇都宮 裕*; 今田 真*; 斎藤 祐児; 室 隆桂之*; 松下 智裕*; et al.

Physical Review B, 65(19), p.195109_1 - 195109_9, 2002/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.195109
 被引用回数：24 パーセンタイル：71.84(Materials Science, Multidisciplinary)

低い近藤温度を持つCeMX (M=Pt, Pd; X=P, As, Sb)の Ce 3d-4f共鳴光電子分光を高いエネルギー分解能にて行い、Ce 4d-4f共鳴光電子分光の結果と比較を行った。実験結果は、低い近藤温度の物質においても表面とバルク電子状態が大きく異なることを示した。Ce 4f成分の寄与のない価電子帯スペクトルは、同じ構造をもつLaMXのバンド計算を用いて説明できた。実験で得られたCe 4f成分は、不純物アンダーソンに基づいたNCA(noncrossing approximation)計算によってよく再現でき、表面とバルクのCe 4f電子状態の違いを説明するのにもっと重要な要因がCe 4f準位シフトであることがわかった。さらに、CeMXのCe 4f状は、p-d反結合状態と優先的に混成することがわかった。

論文

第一原理電子状態計算プログラムの並列化

渡部 弘*; 小口 多美夫*

日本計算工学会論文集, 2(1), p.63 - 65, 1997/05

固体中の電子状態計算は、物性研究や各種新物質、新材料開発にとって非常に重要である。特に密度汎関数理論に基づく電子状態計算は、調整可能なパラメータを含まないという非経験性のゆえに、第一原理計算として発展しており、多くの信頼性の高い結果を与えている。しかし一方、必要な計算リソースは計算時間、記憶容量ともに膨大であり、従来のベクトル型スーパーコンピュータでは多大な計算時間を必要とする。そこで我々は第一原理電子状態計算プログラムの並列化を行い、高速化を試みた。ターゲットマシンとしてはNEC製SX-4及び富士通製VPP300を採用した。数値実験を行った結果、SX-4では2並列時に1.60倍、VPP300では12PE使用時に最大4.97倍の加速率が得られた。

報告書

第一原理電子状態計算プログラムの並列化

渡部 弘*; 小口 多美夫*

JAERI-Data/Code 97-009, 30 Pages, 1997/03

JAERI-Data-Code-97-009.pdf:1.05MB

固体中の電子状態計算は、物性研究や各種新物質、新材料開発にとって非常に重要である。特に密度汎関数理論に基づく電子状態計算は、調整可能なパラメータを含まないという非経験性のゆえに、第一原理計算として発展しており、多くの信頼性の高い結果を与えている。しかし一方、必要な計算リソースは計算時間、記憶容量ともに膨大であり、従来のベクトル型スーパーコンピュータでは多大な計算時間を必要とする。そこで我々は第一原理電子状態計算プログラムの並列化を行い、高速化を試みた。ターゲットマシンとしてはNEC製SX-4及び富士通製VPP300を採用した。数値実験を行った結果、SX-4では2並列時に1.60倍、VPP300では12PE使用時に最大4.97倍の加速率が得られた。

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