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Ti
O
single crystals高濱 隆成*; 有薗 実駿*; 犬童 代梧*; 吉永 汰正*; 寺倉 千恵子*; 竹下 直*; 白崎 巧*; 野田 正亮*; 桑原 英樹*; 梶本 亮一; et al.
JPS Conference Proceedings (Internet), 38, p.011114_1 - 011114_6, 2023/05
We investigated the transport and magnetic properties of single crystals of the pseudobrookite AlTiO for 
grown using a floating zone. We found a correlation of spin-singlet Ti
-Ti dimers even in the conductive 
and 
phases which develops with increasing 
. The development of the dimer correlation suppresses the magnetic susceptibility at the low temperature and enhances the electric conductivity perhaps due to the suppression of the magnetic scattering at the isolated Ti ions. The compound shows the best conductivity in the phase near the phase boundary between the and 
phases where the dimer correlation is much developed. Some exotic conductive state may be realized under the background of fluctuation of the spin-singlet dimer in the phase near the phase boudary.
O-Ti
O system高濱 隆成*; 石井 透依*; 犬童 代梧*; 有薗 実駿*; 寺倉 千恵子*; 十倉 好紀*; 竹下 直*; 野田 正亮*; 桑原 英樹*; 斎木 琢夫*; et al.
Physical Review Materials (Internet), 4(7), p.074401_1 - 074401_11, 2020/07
被引用回数：13 パーセンタイル：46.50(Materials Science, Multidisciplinary)We investigated the structural, magnetic, transport, and high-temperature thermoelectric properties of single crystals of the pseudobrookite AlTiO for grown using a floating zone. We found a correlation of spin-singlet Ti-Ti dimers coupled with the lattice even in the conductive and phases which develops with increasing . This developing dimer correlation reduces the number of unpaired Ti ions, which makes the compound more conductive owing to the suppression of disorder for up to about 0.75. The dimer fluctuation causes a critical enhancement of the magnetic susceptibility at around 150 K in the phase near the boundary (
) between the and the phases. Such a correlation of the spin-singlet Ti-Ti dimers may produce a high Seebeck coefficient in the conductive and phases leading to a large thermoelectric power factor at high temperatures.
奥田 哲治*; 梶本 亮一; 野田 正亮*; 桑原 英樹*
AIP Advances (Internet), 8(10), p.101339_1 - 101339_5, 2018/10
被引用回数：1 パーセンタイル：3.73(Nanoscience & Nanotechnology)Large changes in the low-temperature specific heat (low-
) by applying magnetic fields up to 9 Tesla were found in the lightly Mn-substituted electron-doped perovskites SrLa
TiO. The changes in the low- are qualitatively well explained by the Schottky specific heat (
) of localized spins of the Mn 3d electrons in weak internal magnetic fields via itinerant electrons. According to the analysis by using the conventional model, the doped Mn ions are apparently not Mn
(
= 3/2) ions, but are Jahn-Teller active Mn ( = 2) ions or mixtures of Mn and Mn
ions. However, the actual numbers of localized spins estimated from are about 30% smaller than the expected values. Part of the localized spins of the Mn 3d electrons may disappear due to Kondo coupling with the itinerant electrons, leading to the observed enhancement of the electronic specific heat coefficients.
studied by neutron scattering and their relation with thermal conductivities梶本 亮一; 中村 充孝; 村井 直樹; 社本 真一; 本田 孝志*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 野田 正亮*; et al.
Scientific Reports (Internet), 8(1), p.9651_1 - 9651_8, 2018/06
被引用回数：6 パーセンタイル：44.18(Multidisciplinary Sciences)The electron-doped SrTiO exhibits good thermoelectric properties, which makes this material a promising candidate of an n-type oxide thermoelectric device. Recent studies indicated that only a few percent co-doping of La and Mn in SrTiO substantially reduces the thermal conductivity, thereby greatly improving the thermoelectric figure of merit at room temperature. Our time-of-flight neutron scattering studies revealed that by doping both La and Mn into SrTiO, the inelastic scattering spectrum shows a momentum-independent increase in the low-energy spectral weight approximately below 10 meV. The increase in the low-energy spectral weight exhibits a clear correlation with thermal conductivity. The correlation is attributed to dynamical and local structural fluctuations caused by the Jahn-Teller instability in Mn ions coupled with the incipient ferroelectric nature of SrTiO, as the origin of the low thermal conductivity.
LaTiO奥田 哲治*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 草原 彰吾*; 小田 涼佑*; 梶 創揮*; 仁科 康佑*; 桑原 英樹*; 中村 充孝; 梶本 亮一
Journal of the Physical Society of Japan, 85(9), p.094717_1 - 094717_6, 2016/09
被引用回数：5 パーセンタイル：37.62(Physics, Multidisciplinary)We studied how Mn substitution affects the thermoelectric properties and thermal excitations of the electron-doped perovskite SrLaTiO by measuring its electrical and thermal transport properties, magnetization, specific heat, and inelastic neutron scattering. Slight Mn substitution with the lattice defects enhanced the Seebeck coefficient, perhaps because of coupling between itinerant electrons and localized spins or between itinerant electrons and local lattice distortion around Mn ions, while it enhanced anharmonic lattice vibrations, which effectively suppressed thermal conductivity in a state of high electrical conductivity. Consequently, slight Mn substitution increased the dimensionless thermoelectric figure of merit for SrLaTiO near room temperature.
梶本 亮一; 富安 啓輔*; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*
Journal of the Physical Society of Japan, 84(7), p.074708_1 - 074708_6, 2015/07
被引用回数：10 パーセンタイル：56.23(Physics, Multidisciplinary)Magnetic excitations in the triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet CuCrO were studied using single-crystal inelastic neutron scattering. A diffusive quasielastic component that persisted without developing a correlation length over a wide temperature range both below and above the ordering temperature was observed. Furthermore, characteristic momentum dependence was observed that was reproduced using minimum spin clusters. The robust spin clusters contrast with conventional magnetic ordering and may be universal in triangular-lattice Heisenberg antiferromagnets.
LaTiO奥田 哲治*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 仁科 康佑*; 桑原 英樹*; 中村 充孝; 梶本 亮一
Journal of Physics; Conference Series, 568(Part 2), p.022035_1 - 022035_5, 2014/12
被引用回数：9 パーセンタイル：93.04(Physics, Applied)We have tried to improve the n-type thermoelectric properties of the electron-doped Perovskite SrLaTiO by a Mn substitution. The 1-2% Mn substitution enhances the Seebeck coefficient () and reduces the thermal conductivity (
) by about 50% at room temperature (RT) without largely increasing the resistivity for the 5% electron-doped SrTiO. Consequently, the power factor at RT keeps a large value comparable to that of BiTe and the dimensionless figure-of-merits at RT increases twofold by the slight Mn substitution. Such a large reduction of at RT is perhaps due to the effect of Jahn-Teller active Mn ions, around which dynamical local lattice distortion may occur.
and Cu
Ag
CrO studied by inelastic neutron scattering梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*
JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.014018_1 - 014018_5, 2014/06
Two-dimensional triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHA) is one of the simplest examples of the geometrical frustration, where nontrivial spin states are expected due to the frustration. CuCrO is one of the TLHAs where the = 3/2 spins of Cr ions form the triangular-lattice. The spins show a three-dimensional ordering with a proper screw structure below 
= 24 K. To find nontrivial spin fluctuations in addition to the conventional spin wave, we have studied the magnetic excitations by inelastic neutron scattering using the chopper spectrometer AMATERAS at J-PARC. We found that the excitation spectrum shows an additional diffusive quasielastic component at temperatures (
's) slightly below and 
. This diffuse scattering shows the different dependence from that of the spin wave excitations, as well as a characteristic 
dependence. We argue the origin of the diffuse scattering in terms of the 
-vortex and spin molecules.
梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*
Journal of the Physical Society of Japan, 82(5), p.054702_1 - 054702_6, 2013/05
被引用回数：5 パーセンタイル：37.63(Physics, Multidisciplinary)Magnetic excitations in CuCrO, CuCr
Mg
O, CuAgCrO, and CuCrAlO have been studied by powder inelastic neutron scattering to elucidate the element substitution effects on spin dynamics in the Heisenberg triangular-lattice antiferromagnet CuCrO. We found a variety of changes in the magnetic excitation spectra caused by the different types of the element substitutions. We argued that the origins of these changes in the magnetic excitations are the effects of doped holes or the change in dimensionality in magnetic correlations.
with an = 3/2 antiferromagnetic triangular sublattice奥田 哲治*; 宇都 数馬*; 関 真一郎*; 小野瀬 佳文*; 十倉 好紀*; 梶本 亮一; 松田 雅昌*
Journal of the Physical Society of Japan, 80(1), p.014711_1 - 014711_7, 2011/04
被引用回数：27 パーセンタイル：75.87(Physics, Multidisciplinary)We investigated an effect of spin dilution on the magnetic and thermal properties of delafossite CuCrO having an = 3/2 antiferromagnetic triangular lattice (ATL) by the substitution of Al for Cr by measurements of magnetization, specific heat, and neutron scattering. Spin defects introduced into Cr ATL layers blur the antiferromagnetic transition and induce a dimensional crossover of low-energy magnetic excitation in the residual Cr ATL region due to the reduction of inter-layer magnetic interaction, while accompanying an enhancement of a spin-glass component. The observed 
contribution to the low- 
above 
= 0.15, as well as in CuAgCrO, comes mainly from a short-range 2D AF excitation originating in a nontrivial magnetic state such as spin-nematic or spin-liquid states.
studied by inelastic neutron scattering梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 加倉井 和久; 新井 正敏; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*
Journal of the Physical Society of Japan, 79(12), p.123705_1 - 123705_4, 2010/12
被引用回数：21 パーセンタイル：70.75(Physics, Multidisciplinary)We have studied magnetic excitations in quasi two-dimensional triangular lattice antiferromagnets CuCrO and CuAgCrO by inelastic neutron scattering. CuCrO has two types of magnetic excitations: the one is highly dispersive, while the other is less dispersive and spreads over a wide range. With increasing the temperature, the weight of the latter component transfers to a lower energy, and the spin dynamics becomes a mixture of disordered spin wave and another diffusive component. The Ag doping induces similar spin dynamics even at 5 K. This manifests the impact of the Ag doping on the magnetic correlations and gives a clue to understand the unconventional spin state in the Ag doped CuCrO.
AgCrO with a spin-3/2 antiferromagnetic triangular sublattice奥田 哲治*; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 小野瀬 佳文*; 十倉 好紀*; 梶本 亮一; 松田 雅昌
Journal of the Physical Society of Japan, 78(1), p.013604_1 - 013604_4, 2009/01
被引用回数：26 パーセンタイル：74.81(Physics, Multidisciplinary)Dimensional crossover from anisotropic-3-dimensional (3D) to 2D low-energy magnetic excitations was found in delafossite oxide CuAgCrO having a spin-3/2 antiferromagnetic (AF) triangular lattice. The crossover is evidenced by a decrease in AF transition temperature (
), distinct 2D magnetic excitations above for CuAgCrO, a disappearance of a peak of magnetic specific heat () around , and a successive change from 
to 
dependence of low- accompanying a low- shift of magnetic entropy. These results may suggest a gradual change from AF to spin-liquid like states with an increase in .
佐藤 薫; 高橋 史明; 古場 裕介*; 小野 孝二*; 吉武 貴康*; 長谷川 隆幸*; 勝沼 泰*; 笠原 哲治*; 奥田 保男*; 仲田 佳広*; et al.
no journal, ,
国内でのCT診断による患者被ばく線量の計算を目的として、原子力機構が放射線医学総合研究所(量子科学技術研究開発機構: QST)等との共同研究の下で開発したwebシステムWAZA-ARIv2がQSTの公開サーバーで運用されている。WAZA-ARIv2では、日本人平均身長を有するBMIが18, 22, 28, 37相当の成人男女ファントムの臓器線量データに基づいた評価が可能である。今回、我々は、任意体格の成人患者の線量計算に対してもWAZA-ARIv2を適用できるように機能を拡張するため、開発した体格変形ファントムのボクセルの高さ及び水平方向の長さを調整することで、成人日本人の約99%が含まれる体格範囲(男性: 153-187cm及び41-89kg、女性: 140-170cm及び33-73kg)を模擬し、この範囲の体格変化が臓器線量に及ぼす影響を解析した。その結果、全身撮影条件で男性の肺線量は、身長の変動に関係なく
4%以内となる一方、体重が40kgから90kgに増加した場合の減少率は36-47%であった。同様の傾向は甲状腺でもあり、体重変化に伴う皮下軟組織厚の変化が線量に対して大きな影響因子になることがわかった。
における磁気散漫散乱梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 奥田 哲治*; 富安 啓輔*
no journal, ,
二次元三角格子ハイゼンベルク反強磁性体(TLHA)は幾何学的フラストレーション系の典型例の一つであり、フラストレーションの効果によって非自明なスピン状態の出現が期待される。CuCrOはTLHAの一種であり、Crイオンのスピン(
)が三角格子を形成する。スピンは反強磁性転移温度=24K以下でほぼ120
構造のプロパースクリュー構造を形成する。反強磁性秩序相ではこれまで中性子非弾性散乱実験により古典的なスピン波励起の観測が報告されている。今回、我々は、通常のスピン波励起とは異なる磁気励起がないか探るため、J-PARCの中性子非弾性散乱装置AMATERASを用いて、CuCrOの単結晶試料に対する中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、のやや低温からより100K程度上の温度にわたり、運動量空間において、特徴的な強度分布を示す散漫散乱の存在を見いだした。本講演では、この散漫散乱の起源について、 vortexやスピン分子モデルを元に議論する。
AgCrOの磁気励起梶本 亮一; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 松田 雅昌*; 加倉井 和久; 新井 正敏; 外園 貴久*; 大園 怜*; 奥田 哲治*
no journal, ,
CuCrOはデラフォサイト型構造を持つ酸化物でCrスピンがの二次元三角格子をとる。近年、CuサイトにAgをドープすることで系の二次元性が増加することが比熱及び中性子散乱実験によって報告され、二次元三角格子反強磁性体ならではの特異な状態が形成されることが期待されている。そこでわれわれはJ-PARCのアマテラス分光器を用いてCuCrO及びCuAgCrOの粉末試料に対してパルス中性子非弾性散乱実験を行い、これらの磁気励起の測定を行った。その結果、CuCrOでは磁気秩序に対応する運動量位置から明瞭な分散を持つ励起が観測されたのに加え、6meV付近にも分散の弱い励起が観測された。一方CuAgCrOでは前者の励起は最低温でもぼやけており、後者の励起はほとんど見えない。本講演では両者の温度変化を詳しく検討しながら、Agドープがもたらす磁気励起の変化について考察する。
古場 裕介*; 松本 真之介*; 仲田 佳広*; 笠原 哲治*; 赤羽 恵一*; 奥田 保男*; 佐藤 薫; 高橋 史明; 吉武 貴康*; 長谷川 隆幸*; et al.
no journal, ,
日本国内におけるCT装置の数は多く、日本人のCT被ばく線量は世界的にも高いと考えられている。そのため、個々の患者における撮影条件や被ばく線量を適切に管理することが求められている。そこで、原子力機構では、大分県立看護科学大学、放射線医学総合研究所との共同研究において、CT撮影による被ばく線量評価システムWAZA-ARIの開発を進めている。平成27年1月より本格運用を開始した最新版のWAZA-ARIv2では、CT撮影における標準的な管電圧(120kV)の被ばく線量評価が可能である。一方、近年、放射線感受性の高い小児患者に対する撮影や画像コントラスト向上のための低管電圧撮影が増加しており、これらの撮影条件時の被ばく線量評価の必要性が増加している。そこで本研究では、低管電圧条件でのCT撮影により発生するX線特性を実測データに基づいてPHITSのusrsors.fファイル上に線源情報として定義し、臓器線量の管電圧依存性を調べた。本発表では、新たに評価した80kVの管電圧での撮影時に発生するX線のエネルギースペクトル及び臓器線量の特性について報告する。
のフォノンに対する元素置換効果梶本 亮一; 中村 充孝; 菊地 龍弥; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 草原 彰吾*; 奥田 哲治*
no journal, ,
ペロブスカイトTi酸化物SrTiOのSrをLaに置換することで電子をドーピングすると良い熱電特性を示すことが報告されているが、最近、さらにTiを微量のMnで置換すると電気伝導を大きく変化させることなく熱伝導度が大きく抑えられ、その結果熱電特性が大幅に向上することが見出された。この熱伝導度の変化に対応するフォノンの異常の有無を調べるため、J-PARCのチョッパー型非弾性中性子散乱装置「四季」を用いて、SrTiOおよびそれに微量のLaまたはMnまたはその両方を置換した粉末試料に対してフォノンスペクトルの測定を行った。その結果、LaとMnを両方置換した試料にのみ、低エネルギー領域にスペクトルの増大が見られ、熱伝導度の減少と対応していると考えられる。本発表ではこのスペクトルの変化を紹介し、その起源について議論する。
studied by neutron scattering and their relation with thermal conductivities梶本 亮一; 中村 充孝; 村井 直樹; 社本 真一; 本田 孝志*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 畑 博人*; 江藤 貴弘*; 野田 正亮*; et al.
no journal, ,
The electron-doped SrTiO exhibits good thermoelectric properties. Recent studies indicated that only a few percent co-doping of La and Mn in SrTiO substantially reduces the thermal conductivity. Then, we investigated the static as well as dynamical structural properties of La and Mn-doped SrTiO by time-of-flight elastic and inelastic neutron scattering. We found that the La-Mn co-doped samples show tetragonal structures similar to the low-temperature structure of SrTiO, while the La-doped and Mn-doped samples maintain cubic structures with the same symmetry as the high-temperature structure of SrTiO. However, it is unlikely that it is the origin of the low thermal conductivity, since the structural transition in SrTiO does not significantly change the thermal conductivity. On the other hand, we found that the inelastic scattering spectrum shows a momentum-independent increase in the low-energy spectral weight by the co-doping. Interestingly, the increase in the low-energy spectral weight exhibits a clear correlation with thermal conductivity. The substitution of Sr ions by La ions results in the electron doping, and further doping of the Mn ions are expected to create Jahn-Teller active Mn ions. We consider that dynamical and local structural fluctuations caused by the Jahn-Teller instability in Mn ions coupled with the incipient ferroelectric nature of SrTiO induce additional low-energy scatterings and correspond to the origin of low thermal conductivity in the La and Mn co-doped compounds.
MgO, Cu
Ag
CrOにおける磁気相関梶本 亮一; 松田 雅昌; 岸本 泰造*; 宇都 数馬*; 外園 貴久*; 奥田 哲治*
no journal, ,
デラフォサイト酸化物CuCrOは二次元三角格子の一つとして古くから研究され、反強磁性転移温度=26K以下でCrスピンが120構造をとることがわかっている。ところが近年CrサイトにMgをドープすると帯磁率の変化を伴って電気伝導度が著しく変化することや、CuサイトにAgをドープすると転移温度の変化とともに磁気比熱の振る舞いが三次元相関的なものから二次元相関的なものへとクロスオーバーすること等が明らかになった。そこで、本研究では中性子散乱実験によりCuCrOの磁気相関がMg, Agドープによってどのように変化するか調べた。その結果、Mgドープした場合ではスピンの向きは変化するものの磁気構造は大きくは変化しないのに対し、Agドープした場合では特に以上で顕著な二次元的相関が観測され、それがスピンの動的揺らぎによるものであること等が明らかになった。
Al
Oにおける磁気相関のAl置換効果梶本 亮一; 松田 雅昌; 宇都 数馬*; 奥田 哲治*
no journal, ,
デラフォサイト酸化物CuCrOは二次元三角格子の一つとして古くから研究され、反強磁性転移温度以下でCrのスピン()が120構造をとることが知られている。近年、われわれはCr三角格子の面間に位置するCu
をAgで置換することによる磁気相関の変化を比熱測定、中性子散乱実験等により調べ、Ag置換により二次元的、かつ、動的な磁気揺らぎが増大することを明らかにした。そこで、今回われわれはCr三角格子面内に直接非磁性イオンAlをドープすることで磁気相関がどのように変化するかを中性子回折実験、非弾性散乱実験によって調べた。実験には原子力機構の三軸型分光器TAS-2及びLTASを使用した。粉末回折プロファイルから、CuCrAlOではAl濃度が増加するにつれて二次元性が増大することがわかった。一方、非弾性成分はAgドープ試料に比べて小さかった。これらのことから、Alドープの効果はAgドープとは対照的に静的な二次元性を増大させるようである。
