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論文

High temperature gas-cooled reactors

武田 哲明*; 稲垣 嘉之; 相原 純; 青木 健; 藤原 佑輔; 深谷 裕司; 後藤 実; Ho, H. Q.; 飯垣 和彦; 今井 良行; et al.

High Temperature Gas-Cooled Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.5, 464 Pages, 2021/02

本書は、原子力機構における今までの高温ガス炉の研究開発の総括として、HTTRの設計、燃料、炉内構造物や中間熱交換器などの要素技術の開発、出力上昇試験、950$$^{circ}$$Cの高温運転、安全性実証試験などの運転経験及び成果についてまとめたものである。また、HTTRでの知見をもとに、商用炉の設計、高性能燃料、ヘリウムガスタービン、ISプロセスによる水素製造などの要素技術開発の現状について記述しており、今後の高温ガス炉の開発に非常に有用である。本書は、日本機械学会の動力エネルギーシステム部門による化石燃料及び原子力によるエネルギーシステムの技術書のシリーズの一冊として刊行されるものである。

論文

Direct observation of the magnetic ordering process in the ferromagnetic semiconductor Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$As via soft X-ray magnetic circular dichroism

竹田 幸治; 大矢 忍*; Pham, N. H.*; 小林 正起*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 田中 雅明*; 藤森 淳*

Journal of Applied Physics, 128(21), p.213902_1 - 213902_11, 2020/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.67(Physics, Applied)

In order to understand the mechanism of the ferromagnetism in Ga$$_{1-x}$$Mn$$_{x}$$As ((Ga,Mn)As), we have investigated the magnetic behavior on a microscopic level through systematic temperature ($$T$$) and magnetic-field ($$H$$) dependent soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments at the Mn $$L_mathrm{2,3}$$ absorption edges. The $$T$$ and $$H$$ dependences of XMCD intensities have been analyzed using a model consisting of the ferromagnetic (FM), paramagnetic, and superparamagnetic (SPM) components. Intriguingly, we have found a common behavior for the ferromagnetic ordering process in (Ga,Mn)As samples with different Mn concentrations and different Curie temperature ($$T_mathrm{C}$$) values. In particular, the SPM component develops well above $$T_mathrm{C}$$, indicating that local FM regions are formed well above $$T_mathrm{C}$$. The present findings indicate that the onset of ferromagnetic ordering is triggered by local electronic states around the substitutional Mn ions. Insight into the most representative ferromagnetic semiconductor, (Ga,Mn)As, will be an important step in understanding the mechanism of ferromagnetic ordering in various ferromagnetic semiconductor families.

論文

Spallation and fragmentation cross sections for 168 MeV/nucleon $$^{136}$$Xe ions on proton, deuteron, and carbon targets

Sun, X. H.*; Wang, H.*; 大津 秀暁*; 櫻井 博儀*; Ahn, D. S.*; 合川 正幸*; 福田 直樹*; 磯部 忠昭*; 川上 駿介*; 小山 俊平*; et al.

Physical Review C, 101(6), p.064623_1 - 064623_12, 2020/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:35.83(Physics, Nuclear)

理化学研究所RIビームファクトリーにて逆運動学法を使用し、核子当たり168MeVの陽子, 重陽子, 炭素イオン入射による$$^{136}$$Xeのスポレーションおよびフラグメンテーション反応からの同位体生成断面積を測定した。炭素イオンの場合は全運動エネルギーが高くなるため、質量数の小さな同位体の生成断面積が大きくなった。また、今回新たに測定されたデータを以前により高い入射エネルギーで測定されたデータと比較することで、同位体生成断面積の入射エネルギー依存性を調査した。さらに、測定データをPHITS, SPACS, EPAX, DEURACSの計算値と比較した。本研究で測定したデータは、理論計算の良いベンチマークになると考えられる。

論文

How different is the core of $$^{25}$$F from $$^{24}$$O$$_{g.s.}$$ ?

Tang, T. L.*; 上坂 友洋*; 川瀬 頌一郎; Beaumel, D.*; 堂園 昌伯*; 藤井 俊彦*; 福田 直樹*; 福永 拓*; Galindo-Uribarri. A.*; Hwang, S. H.*; et al.

Physical Review Letters, 124(21), p.212502_1 - 212502_6, 2020/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:88.96(Physics, Multidisciplinary)

中性子過剰核$$^{25}$$Fの構造が($$p,2p$$)反応で調査した。$$pi 0d_{5/2}$$軌道の分光学的因子は1.0$$pm$$0.3と大きいが、一方で残留核である$$^{24}$$Oが基底状態である割合は約35%,励起状態は約0.65%であることが明らかになった。この結果は、$$^{25}$$Fのコア核$$^{24}$$Oは基底状態とは大きく異なり、$$^{24}$$Oの$$0d_{5/2}$$軌道に陽子がひとつ加わることで$$^{24}$$Oと$$^{25}$$Fの中性子軌道が相当に変化していると推測される。これは酸素同位体ドリップライン異常のメカニズムである可能性がある。

論文

Enhancement of element production by incomplete fusion reaction with weakly bound deuteron

Wang, H.*; 大津 秀暁*; 千賀 信幸*; 川瀬 頌一郎*; 武内 聡*; 炭竃 聡之*; 小山 俊平*; 櫻井 博儀*; 渡辺 幸信*; 中山 梓介; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.78_1 - 78_6, 2019/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:62.37(Physics, Multidisciplinary)

陽子(あるいは中性子)過剰核の効率的な生成経路を探索することは、原子核反応研究の主な動機のひとつである。本研究では、$$^{107}$$Pdに対する核子当たり50MeVの陽子および重陽子入射による残留核生成断面積を逆運動学法によって測定した。その結果、重陽子入射ではAgやPd同位体の生成断面積が大きくなることを実験的に示した。また、理論計算による解析から、この生成断面積の増大は重陽子の不完全融合反応に起因することを示した。これらの結果は、陽子過剰核の生成において重陽子のような弱束縛核の利用が有効であることを示すものである。

論文

First ionization potentials of Fm, Md, No, and Lr; Verification of filling-up of 5f electrons and confirmation of the actinide series

佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Beerwerth, R.*; 金谷 佑亮*; 牧井 宏之; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 長 明彦; 豊嶋 厚史; et al.

Journal of the American Chemical Society, 140(44), p.14609 - 14613, 2018/11

 被引用回数:16 パーセンタイル:70.21(Chemistry, Multidisciplinary)

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。表面電離法によるIP$$_1$$決定法をNoおよび100番元素フェルミウム, 101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IP$$_1$$から、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。このことから、f軌道に電子が充填され、アクチノイド系列がLrで終わることを実験的に確かめた。

論文

Observation of a $$gamma$$-decaying millisecond isomeric state in $$^{128}$$Cd$$_{80}$$

Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Taprogge, J.*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physics Letters B, 772, p.483 - 488, 2017/09

 被引用回数:7 パーセンタイル:61.99(Astronomy & Astrophysics)

A new high-spin isomer in the neutron-rich nucleus $$^{128}$$Cd was populated in the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at the Radioactive Isotope Beam Factory at RIKEN. A half-life of T$$_{1/2}$$ = 6.3(8) ms was measured for the new state which was tentatively assigned a spin/parity of (15$$^-$$). The isomeric state decays via the emission of a 309-keV $$gamma$$ ray with $$E3$$ multipolarity. The experimental results are compared to shell model calculations performed using state-of-the-art realistic effective interactions and to the neighbouring nucleus $$^{129}$$Cd. The comparison with calculations shows that adjustments of the pairing and multipole parts of the effective interaction derived from the CD-Bonn nucleon-nucleon potential are required in order to describe the properties of nuclei in the region around $$^{132}$$Sn.

論文

$$beta$$ decay of semi-magic $$^{130}$$Cd; Revision and extension of the level scheme of $$^{130}$$In

Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P. A.*; 炭竃 聡之*; Taprogge, J.*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review C, 94(2), p.024303_1 - 024303_8, 2016/08

 被引用回数:15 パーセンタイル:79.72(Physics, Nuclear)

The $$beta$$ decay of the semi-magic nucleus $$^{130}$$Cd has been studied at the RIBF facility at the RIKEN Nishina Center. The high statistics of the present experiment allowed for a revision of the established level scheme of $$^{130}$$In and the observation of additional $$beta$$ feeding to high lying core-excited states in $$^{130}$$In. The experimental results are compared to shell-model calculations employing a model space consisting of the full major $$N=50-82$$ neutron and $$Z=28-50$$ proton shells, and good agreement is found.

論文

First observation of $$gamma$$ rays emitted from excited states south-east of $$^{132}$$Sn; The $$pi$$ g$$_{9/2}^{-1}$$ $$ otimes$$ $$nu f_{7/2}$$ multiplet of $$^{132}$$In$$_{83}$$

Jungclaus, A.*; Gargano, A.*; Grawe, H.*; Taprogge, J.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Shimizu, Y.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; et al.

Physical Review C, 93(4), p.041301_1 - 041301_6, 2016/04

 被引用回数:15 パーセンタイル:79.72(Physics, Nuclear)

For the first time, the decay of excited states in a nucleus situated "south-east" of $$^{132}$$Sn have been observed, in a region where experimental information is limited to ground-state properties. Six $$gamma$$ rays from $$^{133}$$Cd, produced in the fragmentation of a $$^{238}$$U beam at RIBF at RIKEN. The $$gamma$$ rays were studied using the EURICA array of Ge detectors. The new experimental information is compared to results from realistic shell-model calculations, which are the first in this region far from stability. Comparison with calculations suggests that at least four out of six new transitions can be attributed to the particle-hole configuration of one neutron in the $$f_{7/2}$$ and one proton hole in the $$g_{9/2}$$ orbits, respectively. This work constitutes an important first step towards the exploration of nuclear structure in this unknown region of the nuclear chart.

論文

Carrier-mediated ferromagnetism in the magnetic topological insulator Cr-doped (Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$

Ye, M.*; Li, W.*; Zhu, S.-Y.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; Wang, J.*; Pan, H.*; Nurmamat, M.*; 角田 一樹*; Ji, F.*; et al.

Nature Communications (Internet), 6, p.8913_1 - 8913_7, 2015/11

AA2015-0647.pdf:0.64MB

 被引用回数:43 パーセンタイル:90.62(Multidisciplinary Sciences)

磁性元素を添加したトポロジカル絶縁体は、量子異常ホール効果や無散逸伝導などの魅力的な現象の発現が予言され、低消費電力スピンデバイスの開発につながっていくものと期待されている。既に、いくつかの磁性添加トポロジカル絶縁体で長距離磁気秩序が確認されている。しかし、量子異常ホール効果の発現は、極低温におけるCrを添加した(Sb,Bi)$$_{2}$$Te$$_{3}$$系に限られており、強磁性の微視的な起源はほとんど分かっていない。そこで、今回、X線磁気円二色性実験による元素選択的研究を行うことにより、本物質系の強磁性は、母体の正孔キャリアーを媒介としたものであり、Crの3d電子とSbやTeのp電子の相互作用が極めて重要であることを明らかにした。この結果は、異常量子ホール素子の実現に向けても重要である。

論文

$$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd and excited states in $$^{129}$$In

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review C, 91(5), p.054324_1 - 054324_11, 2015/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:87.68(Physics, Nuclear)

The $$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd, produced in relativistic fission of a $$^{238}$$U beam, was studied at the RIKEN Nishina Center. From the $$gamma$$-ray analysis, 31 excited states and 69 $$gamma$$ ray transitions were established in the level scheme of $$^{129}$$In, and compared with state-of-the-art shell-model calculations. It was found that the $$beta$$ decay of $$^{129}$$Cd is dominated by Gamow teller transitions, but a non-negligible contribution to the $$beta$$ decay is also made by first-forbidden transitions. To estimate the contribution of first-forbidden transitions is important for calculations of the $$beta$$-decay half-lives of nuclei in this region.

論文

$$beta$$-decay half-lives of 110 neutron-rich nuclei across the $$N$$=82 shell gap; Implications for the mechanism and universality of the astrophysical $$r$$ process

Lorusso, G.*; 西村 俊二*; Xu, Z. Y.*; Jungclaus, A.*; Shimizu, Y.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Watanabe, H.*; Browne, F.*; Doornenbal, P.*; et al.

Physical Review Letters, 114(19), p.192501_1 - 192501_7, 2015/05

 被引用回数:118 パーセンタイル:97.94(Physics, Multidisciplinary)

The $$beta$$-decay half-lives of 110 neutron-rich isotopes of the elements from Rb to Sn were measured at the RIBF Facility at RIKEN, Japan. The new data demonstrate the persistence of shell structure far from stability and have direct implications for the $$r$$-process calculations. In particular, the new half-lives have a global impact on the calculated $$r$$-process elemental abundances, and alleviate the underproduction of isotopes just above and below the A=130 peak, which in the past required the introduction of shell structure modifications. Reaction-network calculations based on the new data reinforce the notion that the r-process abundance pattern may result from the freeze-out of a (n,$$gamma$$)$$_leftarrow^{rightarrow}$$($$gamma$$,n) equilibrium.

論文

Identification of a millisecond isomeric state in $$^{129}$$Cd$$_{81}$$ via the detection of internal conversion and Compton electrons

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Xu, Z. Y.*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; N$'a$cher, E.*; Simpson, G. S.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; et al.

Physics Letters B, 738, p.223 - 227, 2014/11

 被引用回数:20 パーセンタイル:81.46(Astronomy & Astrophysics)

The decay of an isomeric state in the neutron-rich nucleus $$^{129}$$Cd was observed via the detection of internal conversion and Compton electrons. This measurement provided the first experimental information on excited states in this nucleus. The isomer was populated in the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at the RIBF facility at RIKEN. From the measured yields of $$gamma$$ rays and internal conversion electrons, E3 multipolarity was tentatively assigned to the isomeric transition. A half-life of 3.6(2) ms was determined for this new state which, by comparison with shell-model calculations, was tentatively assigned a spin of (21/2$$^+$$).

論文

Yrast 6$$^+$$ seniority isomers of $$^{136,138}$$Sn

Simpson, G. S.*; Gey, G.*; Jungclaus, A.*; Taprogge, J.*; 西村 俊二*; Sieja, K.*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; et al.

Physical Review Letters, 113(13), p.132502_1 - 132502_6, 2014/09

 被引用回数:56 パーセンタイル:92.53(Physics, Multidisciplinary)

Delayed $$gamma$$-ray cascades, originating from the decay of 6$$^+$$ isomeric states, in the very neutron-rich, semimagic isotopes $$^{136,138}$$Sn were observed following the projectile fission of a $$^{238}$$U beam at RIBF, RIKEN. The wave functions of these isomeric states are proposed to be predominantly a fully aligned pair of f$$_{7/2}$$ neutrons. Shell-model calculations, performed using a realistic effective interaction, reproduce well the energies of the excited states of these nuclei and the measured transition rates, with the exception of the $$B(E$$2;6$$^+ rightarrow 4^+$$) rate of $$^{136}$$Sn, which deviates from a simple seniority scheme. Empirically reducing the $$nu f$$$$_{7/2}^{2}$$ orbit matrix elements produces a 4+1 state with almost equal seniority 2 and 4 components, correctly reproducing the experimental $$B(E$$2;6$$^+ rightarrow 4^+$$) rate of $$^{136}$$Sn. These data provide a key benchmark for shell-model interactions far from stability.

論文

Monopole-driven shell evolution below the doubly magic nucleus $$^{132}$$Sn explored with the long-lived isomer in $$^{126}$$Pd

Watanabe, H.*; Lorusso, G.*; 西村 俊二*; Otsuka, T.*; Ogawa, K.*; Xu, Z. Y.*; 炭竃 聡之*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; Doornenbal, P.*; Li, Z.*; et al.

Physical Review Letters, 113(4), p.042502_1 - 042502_6, 2014/07

 被引用回数:21 パーセンタイル:78.3(Physics, Multidisciplinary)

A new isomer with a half-life of 23.0(8) ms has been identified in $$^{126}$$Pd at 2406 keV excitation. The proposed spin and parity configuration is 10$$^{+}$$, with maximally aligned configuration of two $$h$$$$_{11/2}$$ neutron hole. $$beta$$-decay from the long-lived isomer was also observed to populated excited states at high spins in $$^{126}$$Ag. The small energy difference between the 10$$^{+}$$ and 7$$^{-}$$ isomers in $$^{126}$$Pd was interpreted in the frame of the monopole shift of the 1$$h$$$$_{11/2}$$ neutron orbit. The effects of the monopole interaction on the evolution of single-neutron energies below $$^{132}$$Sn are discussed in terms of central and tensor forces.

論文

Observation of a $$p$$-wave one-neutron halo configuration on $$^{37}$$Mg

小林 信之*; 中村 隆司*; 近藤 洋介*; Tostevin, J. A.*; 宇都野 穣; 青井 考*; 馬場 秀忠*; Barthelemy, R.*; Famiano, M. A.*; 福田 直樹*; et al.

Physical Review Letters, 112(24), p.242501_1 - 242501_5, 2014/06

 被引用回数:70 パーセンタイル:94.21(Physics, Multidisciplinary)

軽い中性子過剰核では束縛線限界近くにハローと呼ばれる1あるいは2中性子が空間的に非常に広がった構造を持つことが知られているが、重くなってくると一般に軌道角運動量が大きくなり、変形も発達するためハローが存在するかどうかは不明だった。本論文では、非常に中性子過剰なマグネシウム同位体$$^{37}$$Mgの核力およびクーロン分解反応実験を理化学研究所RIBFにて行い、マグネシウム同位体でも$$p$$波と考えられるハローを持つことを初めて明らかにした。本実験では、炭素標的と鉛標的の断面積の差から、ハロー構造に敏感なクーロン力による分解反応の断面積を引き出すとともに、脱励起$$gamma$$線の測定によって、$$^{36}$$Mgの基底状態へ遷移する断面積も引き出した。実験値を大規模殻模型計算の結果と比較したところ、$$^{37}$$Mgの基底状態は$$^{36}$$Mgの基底状態に$$p$$波中性子が付いた波動関数が40%程度占め、その$$p$$波成分がハロー構造を生み出していることがわかった。

論文

$$1p_{3/2}$$ proton-hole state in $$^{132}$$Sn and the shell structure along $$N$$=82

Taprogge, J.*; Jungclaus, A.*; Grawe, H.*; 西村 俊二*; Doornenbal, P.*; Lorusso, G.*; Simpson, G.*; S$"o$derstr$"o$m, P.-A.*; 炭竃 聡之*; Xu, Z. Y.*; et al.

Physical Review Letters, 112(13), p.132501_1 - 132501_6, 2014/04

 被引用回数:45 パーセンタイル:90.05(Physics, Multidisciplinary)

A low-lying state in $$^{131}$$In, the one-proton hole nucleus with respect to double magic $$^{132}$$Sn, was observed by its $$gamma$$ decay to the beta emitting isomer. The new state, which was populated both in the beta decay of $$^{131}$$Cd and after beta-delayed neutron emission from $$^{132}$$Cd, was identified, at an excitation energy of 1353 keV, as the previously unknown single-hole state with respect to the $$^{132}$$Sn core. Exploiting this crucial new experimental information, shell-model calculations were performed to study the structure of experimentally inaccessible $$N$$=82 isotones below $$^{132}$$Sn. The results evidence a surprising absence of proton subshell closures along the chain of $$N$$=82 isotones. This finding bears consequences on the evolution of the $$N$$=82 shell gap along the r-process path.

論文

Sulfate complexation of element 104, Rf, in H$$_{2}$$SO$$_{4}$$/HNO$$_{3}$$ mixed solution

Li, Z.*; 豊嶋 厚史; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 佐藤 望; 菊池 貴宏; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; Pershina, V.*; et al.

Radiochimica Acta, 100(3), p.157 - 164, 2012/03

 被引用回数:10 パーセンタイル:65.97(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

The cation-exchange behavior of $$^{261}$$Rf ($$T_{1/2}$$ = 78 s) produced in the $$^{248}$$Cm($$^{18}$$O, 5$$n$$) reaction was studied on a one-atom-at-a-time scale in 0.15-0.69 M H$$_{2}$$SO$$_{4}$$/HNO$$_{3}$$ mixed solutions ([H$$^{+}$$] = 1.0 M) using an automated ion-exchange separation apparatus coupled with the detection system for alpha-spectroscopy (AIDA). It was found that adsorption probabilities ($$%$$ads) of $$^{261}$$Rf on cation-exchange resin decrease with an increase of [HSO$$_{4}$$$$^{-}$$], showing a successive formation of Rf sulfate complexes. Rf exhibits a weaker complex formation tendency compared to the lighter homologues Zr and Hf. This is in good agreement with theoretical predictions including relativistic effects.

論文

Electronic structure and magnetism of the diluted magnetic semiconductor Fe-doped ZnO nanoparticles

片岡 隆史*; 小林 正起*; 坂本 勇太*; Song, G. S.*; 藤森 淳*; Chang, F.-H.*; Lin, H.-J.*; Huang, D. J.*; Chen, C. T.*; 大河内 拓雄*; et al.

Journal of Applied Physics, 107(3), p.033718_1 - 033718_7, 2010/02

AA2009-0977.pdf:1.0MB

 被引用回数:49 パーセンタイル:86.61(Physics, Applied)

We have studied the electronic structure of Fe-doped ZnO nanoparticles, which have been reported to show ferromagnetism at room temperature, by X-ray photoemission spectroscopy (XPS), resonant photoemission spectroscopy (RPES), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). From the experimental and cluster-model calculation results, we find that Fe atoms are predominantly in the Fe$$^{3+}$$ ionic state with mixture of a small amount of Fe$$^{2+}$$ and that Fe$$^{3+}$$ ions are dominant in the surface region of the nanoparticles. It is shown that the room temperature ferromagnetism in the Fe-doped ZnO nanoparticles is primarily originated from the antiferromagnetic coupling between unequal amounts of Fe$$^{3+}$$ ions occupying two sets of nonequivalent positions in the region of the XMCD probing depth of $$sim$$2-3 nm.

論文

Hybridization between the conduction band and 3$$d$$ orbitals in the oxide-based diluted magnetic semiconductor In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$

小林 正起*; 石田 行章*; Hwang, J. I.*; Song, G. S.*; 滝沢 優*; 藤森 淳; 竹田 幸治; 大河内 拓雄*; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; et al.

Physical Review B, 79(20), p.205203_1 - 205203_5, 2009/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:35.36(Materials Science, Multidisciplinary)

The electronic structure of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ ($$x=0.08$$) has been investigated by photoemission spectroscopy and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The V $$2p$$ core-level photoemission and XAS spectra revealed that the V ion is in the trivalent state, which is the same valence state as that of In in In$$_2$$O$$_3$$. The V $$3d$$ partial density of states obtained by the resonant photoemission technique showed a sharp peak above the O $$2p$$ band. While the O $$1s$$ XAS spectrum of In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$ was similar to that of In$$_2$$O$$_3$$, there were differences in the In $$3p$$ and $$3d$$ XAS spectra between the V-doped and pure In$$_2$$O$$_3$$. The observations give clear evidence for hybridization between the In-derived conduction band and the V $$3d$$ orbitals in In$$_{2-x}$$V$$_x$$O$$_3$$.

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