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論文

Intermetallic charge transfer in MTiO$$_{3}$$ (M = Mn, Fe, Co, and Ni) by Ti2p edge resonant inelastic X-ray scattering

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 205, p.106 - 110, 2015/11

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2015.08.017
 被引用回数：8 パーセンタイル：40.08(Spectroscopy)

MTiO$$_{3}$$(M=Mn, Co, FE, Ni)についてTi2p発光測定を行った。FeTiO$$_{3}$$では弾性散乱ピークから2.5eVおよび4.5eVおよびに構造がみられたが他では4.5eVだけだった。これについてモデル計算を行い起源がTi-Mの電荷移動であることを解明したので報告する。

論文

Electronic structure of BaFeO$$_{3}$$ studied by X-ray spectroscopy

水牧 仁一朗*; 藤井 将*; 吉井 賢資; 林 直顕*; 斎藤 高志*; 島川 祐一*; 魚住 孝幸*; 高野 幹夫*

Physica Status Solidi (C), 12(6), p.818 - 821, 2015/06

https://doi.org/10.1002/pssc.201400252
 被引用回数：12 パーセンタイル：94.87(Physics, Condensed Matter)

新規強磁性体BaFeO$$_{3}$$の電子状態を、放射光による高エネルギー光電子分光とX線吸収分光により調べた。実験データおよび理論計算から、この物質は負の電荷移動エネルギーを持つ系であることを示した。すなわち、酸素2p電子のエネルギーが鉄3d軌道のエネルギーより高いため、酸素2p電子が鉄3d軌道を埋めやすい性質を持っている。通常の遷移金属酸化物では、酸素2p軌道のエネルギーは遷移金属3d軌道のそれより低いため、このようなことは起こらない。すなわち、BaFeO$$_{3}$$は、通常の酸化物とは異なる性質を持つ。この性質の起源として、鉄3d軌道のクーロン反発力と、鉄3dと酸素2p軌道の強い混成であることを提案した。

論文

Temperature and polarization dependence of Fe L$$_{3}$$-edge X-ray absorption spectra of LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 黒田 朋子*; 川合 真大*; 永田 知子*; 池田 直*; 魚住 孝幸*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 197, p.13 - 16, 2014/12

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2014.08.008
 被引用回数：4 パーセンタイル：22.54(Spectroscopy)

LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$は電荷秩序相でFe$$^{2+}$$, Fe$$^{3+}$$が三角格子上で秩序配列する。これまでにFe2p端発光測定からスペクトルがFe$$^{2+}$$, Fe$$^{3+}$$の単純な重ね合わせでは説明できないことを報告した。電子状態を調べるために、LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$及びLuをYbに、置換したYbMgFeO$$_{4}$$のFe2p端吸収測定を行い、スペクトルを比較検討した。

論文

Intermetallic charge transfer in FeTiO$$_{3}$$ probed by resonant inelastic soft X-ray scattering

安居院 あかね; 魚住 孝幸*; 水牧 仁一朗*; K$"a$$"a$mbre, T.*

Physical Review B, 79(9), p.092402_1 - 092402_4, 2009/03

AA2008-0923.pdf:0.24MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.092402
 被引用回数：23 パーセンタイル：64.33(Materials Science, Multidisciplinary)

われわれはFeTiO$$_{3}$$の電子状態を調べるために、スウェーデンの放射光共同利用施設MAX-lab1-I511バルクステーションにおいてTi 2$$p$$吸収端での共鳴発光分光測定を行った。測定から得られたRIXSスペクトルは、弾性散乱ピークから-2.5eVと-4.5eVに明確なピークを示した。これらFe$$_{3}$$$$d$$-Ti$$_{3}$$$$d$$の直接金属間電荷移動であることがわかった。この解析にわれわれが開発したダブルクラスターモデルを適応した。

論文

Admixture of excited states and ground states of a Eu$$^{3+}$$ ion in Eu$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ by means of magnetic circular dichroism

水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*; 安居院 あかね; 河村 直己*; 中沢 誠*

Physical Review B, 71(13), p.134416_1 - 134416_8, 2005/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.71.134416
 被引用回数：14 パーセンタイル：50.67(Materials Science, Multidisciplinary)

ユーロピウムガーネットは古くから典型的な強磁性体として多くの研究がなされている物質である。この中でEuは3価となり理想的な基底状態ではEuイオンに磁気モーメントは発現しない。われわれはユーロピウムガーネットの磁気円二色性吸収分光測定を室温と低温(20K)で行い、J=0の基底状態にJ=1,2の励起状態が混成することによって生じる新たなピークを観測した。また、化合物中の内部磁場の起源についてもモデル計算を用いて検討した。

論文

Theoretical and experimental study of resonant $$3d$$ X-ray photoemission and resonant $$L_{3}M_{45}M_{45}$$ Auger transition of PdO

魚住 孝幸*; 岡根 哲夫; 吉井 賢資; 佐々木 貞吉; 小谷 章夫*

Journal of the Physical Society of Japan, 69(4), p.1226 - 1233, 2000/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.69.1226
 被引用回数：9 パーセンタイル：54.68(Physics, Multidisciplinary)

4d遷移金属化合物PdOの3d準位のX線光電子スペクトル,L$$_{3}$$吸収端での共鳴3d X線光電子スペクトル,共鳴L$$_{3}$$M$$_{45}$$M$$_{45}$$ オージェスペクトルを測定し、不純物アンダーソンモデルによって解析した。実験とスペクトル解析の結果、4d-2p電荷移動エネルギー,4d電子相関エネルギー等の大きさを定量的に定めた。PdOのエネルギーギャップについては、4d-2p軌道混成の効果が重要であることを明らかにし、PdOが絶縁体としてはモット・ハバード型と電荷移動型の中間的性質を有することを明らかにした。

論文

Cluster model calculations for the Fe L$$_{2,3}$$-edge fine structure of $$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$

倉田 博基; 北條 喜一; 魚住 孝幸*

Journal of Electron Microscopy, 47(4), p.293 - 299, 1998/00

https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jmicro.a023595
 被引用回数：6 パーセンタイル：24.47(Microscopy)

$$alpha$$型酸化鉄($$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$)から測定された鉄2p電子励起スペクトルの微細構造をクラスターモデル計算を用いて解析した。計算では、固体効果として配置間作用が考慮された。このような固体効果を取り入れた多重項スペトクルは、実験的に得られた吸収スペクトルとよく一致した。解析の結果、結晶場の強さと配置間相互作用はスペクトルの形状に強く影響を与えることが明らかになった。また、強い結晶場の場合には、スペクトル形状と同時にL$$_{3}$$ピーク強度とL$$_{2}$$ピーク強度の比に大きな変化をもたらした。$$alpha$$-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$の場合は結晶場は1.2eVと比較的小さく、3d電子のスピン状態としては、高スピン状態にあることも明らかになった。

口頭

FeTiO$$_3$$のTi2p端X線発光分光スペクトルの偏光依存性

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*

no journal, , 

遷移金属酸化物における遷移金属3dと酸素2pの間の電荷移動はその物性発現に大きく寄与し、軟X線分光でも多く調べられてきた。本研究ではFeTiO$$_3$$の異種金属間電荷移動構造をより詳細に調べるためにTi2p吸収端発光分光スペクトルの偏光依存性を測定し、2.5eVと4.5eVに現れるFe3dとTi3dの異種金属間電荷移動に起因する構造の振る舞いが偏光により異なることを見出した。

口頭

イルメナイト酸化物MTiO$$_3$$(M=Mn, Fe, Co, Ni)のM-Ti間電荷移動励起

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*

no journal, , 

スピンフラストレーション系の代表物質であるイルメナイト(FeTiO$$_{3}$$)はFeが他の遷移金属(M)になったMTiO$$_{3}$$として物質群を形成する。イルメナイト酸化物ではTiの3dはd0となっている。本研究では、FeをMn, Co, Niに変えた試料についてTi 2p吸収端での共鳴発光分光測定を行った。弾性散乱ピークから2.5eV及び4eVのところに新たなピーク構造を見いだした。この構造はTi3d-M3d間の電荷移動によるもであることを報告する。

口頭

トリウム溶融塩炉の過酷事故ソースターム評価の基礎的研究,1-6; 気相流動法によるフッ化物溶融塩中のCs, Iの蒸気圧測定および熱力学計算による評価

関口 裕真*; 寺井 隆幸*; 魚住 浩一*; 小山 正史*; 天本 一平

no journal, , 

溶融塩炉の燃料として用いられるフッ化物溶融塩中に溶解しているCs, IのAr雰囲気下における蒸気圧を気相流動法により測定し、得られた蒸気圧を文献値や熱力学計算結果と比較検討した。今回の推算結果によるとK以外の全ての元素について実験結果は計算を有意に上回り、Kのみが同程度となった。これはフッ化物溶融塩中でのヨウ化物の活量が大きいことや、Iが選択的にCsと化合して揮発する傾向があるためと考えられる。

口頭

軟X線発光分光によるSrFeO$$_{2}$$の電子励起構造の観測

水牧 仁一朗*; 安居院 あかね; 魚住 孝幸*; 市川 能也*; 島川 祐一*

no journal, , 

無限層構造鉄酸化物SrFeO$$_{2}$$結晶構造は2次元性が強い。またFeは2価をとり、局所的な対称性はD4hである。われわれは異方的な結晶構造を反映したFeの3d電子構造の異方性を明らかにするために、Fe-L、O-K吸収端においてX線吸収測定及びX線発光分光測定を行い、Fe-3dとO-2pの混成による電子構造の異方性を見いだしたので報告する。

口頭

磁性体中のEu$$^{3+}$$の基底状態への熱及び磁気励起状態の混成の観測

安居院 あかね; 河村 直己*; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*

no journal, , 

化合物中で3価をとるEuイオン(Eu$$^{3+}$$)の全角運動量は、基底状態J=0と第一励起状態J=1のエネルギー差が室温程度(300K)と他の希土類元素に比べて小さい。このためEuは他の希土類元素とは異なる磁気的性質を示す。Euガーネット(Eu$$_3$$Fe$$_5$$O$$_1$$$$_2$$)の基底状態J=0への熱及び磁気励起によるJ=1,2励起状態の混成を軟X線共鳴励起発光分光を用いて観測し、価電子帯においてJ=1,2を起源とするスペクトル構造を観測したので報告する。

口頭

イルメナイト酸化物MTiO$$_{3}$$(M=Mn, Fe, Co, Ni)のTi-M間電荷移動励起

安居院 あかね; 魚住 孝幸*; 水牧 仁一朗*; Kaamber, T.*

no journal, , 

MTiO$$_{3}$$(M=Mn, Fe, Co, Ni)の結晶構造はイルメナイト構造をとり、イルメナイト系物質として知られる。FeTiO$$_{3}$$の場合磁気構造は面内強磁性,面間反強磁性になっている。発光スペクトルを入射エネルギー位置を0eVとして、エネルギーロス表示にした場合2.5eV, 4.5eV付近に新たに観測された。この新しいピークは着目している遷移金属原子とそのまわりの配位子を考慮しただけの単純なクラスターモデルでは説明することができなかった。われわれは新たに、着目している遷移金属原子Tiとそのまわりの配位子のほかにFeも考慮したダブルクラスターモデルに基づくモデル計算を開発し解析した。その結果、新しい二つのピークは、Ti 3d-Fe3d間の電荷移動(dd電荷移動)によるものであることが明らかになったので報告する。

口頭

X線発光分光によるKCuF$$_{3}$$の電子励起構造の観測

水牧 仁一朗*; 安居院 あかね; 河村 直己*; 魚住 孝幸*; 村上 洋一*

no journal, , 

ペロブスカイト化合物KCuF$$_{3}$$は、モット絶縁体で反強磁性のみならず反強的な軌道秩序を示す物質として古くから知られている。われわれは、Cu-L及びK吸収端付近で軟X線共鳴発光分光(RXES)を行い、Cu-3d電子構造を詳細に調べ、KCuF$$_{3}$$のdd励起の起源を明らかにすることを目的とし実験を行った。dd励起が-1.5eVに現れることがわかった。

口頭

軟X線発光分光によるSrFeO$$_{2}$$の電子励起構造の観測

水牧 仁一朗*; 安居院 あかね; 魚住 孝幸*; 井上 暁*; 河合 正徳*; 市川 能也*; 島川 祐一*

no journal, , 

本研究では無限層鉄酸化物SrFeO$$_{2}$$のFeの3d電子構造と結晶構造の異方性の相関を明らかにするために、SrFeO$$_{2}$$単結晶薄膜を用いて、Fe-L, O-K吸収端においてX線吸収測定(XAS)及びX線発光分光(XES)測定を行った。XAS及びXES両スペクトルに明瞭な偏光及び配置依存性が見られた。これは、Fe-3d電子構造の異方性を示している。

口頭

Eu 4f$$to$$3d軟X線発光分光によるEu$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$のEu$$^{3+}$$基底状態に対する熱励起状態の混成の観測

安居院 あかね; 魚住 孝幸*; 水牧 仁一朗*; 河村 直己*

no journal, , 

化合物中で3価をとるEuイオンの全角運動量は、基底状態J=0と第一励起状態J=1のエネルギー差が室温程度と他の希土類元素に比べて小さい。Eu$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$のEu4fの電子状態をより詳細に調べるため軟X線共鳴励起発光分光スペクトルを測定した。XESの1150eV付近観測された構造は熱励起されたJ=1,2励起状態の存在に由来するものであると考えられる。

口頭

Electronic structure of Fe 3$$d$$ in Fe$$^{2+}$$ and Fe$$^{3+}$$ of LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 池田 直*; 魚住 孝幸*; K$"a$$"a$mbre, T.*

no journal, , 

三角格子電荷フラストレート系LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$中ではFeイオンは系全体の平均では2.5価と見なしうる。この化合物のFe3$$d$$$$rightarrow$$Fe2$$p$$発光分光測定を行い、Feイオンの電子状態を2価と3価を区別して測定することを試みた。測定結果はFe$$^{2+}$$とFe$$^{3+}$$は強く相関した状態にあることを示唆した。

口頭

共鳴硬X線光電子分光によるCeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$の電子状態の研究

草竹 亮太*; 神岡 駿介*; 下岡 快晟*; 保井 晃*; 河村 直己*; 雀部 矩正*; 水牧 仁一朗*; 廣瀬 雄介; 摂待 力生*; 魚住 孝幸*; et al.

no journal, , 

反強磁性体CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$は、Pc~1GPaで磁気秩序が消失し、その近傍の1.03-1.08GPaの狭い圧力領域で超伝導が発現することから、磁気揺らぎに起因する量子臨界物質として理解されてきた。一方、近年、臨界価数揺らぎの理論が提唱され、その理解にはCe 4f-5dクーロン斥力Ufdが重要との指摘がある。本研究では、磁気揺らぎに起因する量子臨界物質CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$におけるUfdの効果を議論することを目的として、実験的にUfdの情報が得られる強力な手法である共鳴硬X線光電子分光(rHAXPES)実験を行った。試料温度20KにおけるCe L3吸収領域(励起光エネルギーh$$nu$$=5703.9-5748.8eV)でのrHAXPES実験は、SPring-8 BL09XUで行った。図1に示したCe 3d rHAXPESスペクトル中の4f 0, 4f 1, 4f 2終状態に起因する構造は、h$$nu$$に対して明瞭な共鳴増大を示す。このh$$nu$$依存性を不純物アンダーソン模型に基づくスペクトル解析により再現した。導出されたc-f混成強度Vcf=0.26eVは常圧で量子臨界点にあるCeCu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の値に近く、電荷移動エネルギー$$Delta$$=-1.10eVがフェルミ準位に近いことから、CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$が比較的低い圧力(Pc~1GPa)で超伝導を示すことと矛盾しない結果を得た。さらに、価数揺動物質CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$の固体パラメータとの比較により、Ufdが原子価の差異を反映する値を示すことが明らかになった。このことから、磁気揺らぎの枠組みで理解される物質群に対しても、Ufdが物性を支配する重要なパラメータの一つであると示唆される。

口頭

共鳴硬X線光電子分光によるCeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$の電子状態の研究

神岡 駿介*; 草竹 亮太*; 下岡 快晟*; 保井 晃*; 河村 直己*; 雀部 矩正*; 水牧 仁一朗*; 廣瀬 雄介; 摂待 力生*; 魚住 孝幸*; et al.

no journal, , 

価数揺動物質CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$は、c-f混成が強いことを反映し、室温以下の磁化率が~10$$^{-3}$$emu/molと小さい。近年、臨界価数揺らぎの理解に希土類4f-5dクーロン斥力Ufdが重要であると理論的に指摘され、CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$の物性においてもUfdの影響が無視できないと推測される。本研究では、CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$のUfdの効果を検証することを目的として、Ce L3吸収領域での共鳴硬X線光電子分光(rHAXPES)実験をSPring-8のB09XUで行った。スピン軌道相互作用により分裂したCe 3$$d$$$$_{5/2}$$, 3$$d$$$$_{3/2}$$成分は、各々4f 0, 4f 1, 4f 2終状態の構造を有す。CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$のCe 3$$d$$スペクトルは、4f 1終状態に加えて4f 0, 4f 2終状態に起因する構造が明瞭に観測される点が特徴的である。このことは、CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$中のCeが価数揺動状態にあり、c-f混成強度(Vcf)が大きいことを示唆している。また各終状態の構造は、hvの増加に伴い明瞭な共鳴増大を示す。このrHAXPESスペクトルを不純物アンダーソン模型に基づく解析から再現し、Vcf, Ufd等の固体パラメータを導出した。得られたVcf=0.37eVは、CeCo$$_{2}$$Si$$_{2}$$が価数揺動物質であることと矛盾しない。さらに、Ufd=2.40eVは、x$$>$$0.135で磁気転移が消失するCe(Rh$$_{rm 1-x}$$Co$$_{rm x}$$)Si$$_{2}$$の母物質である反強磁性体CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$のUfd=3.00eVより小さく、臨界価数揺らぎの理論から推測されるUfdの大小関係と良く対応する。以上の結果から、臨界価数揺らぎの効果の有無にかかわらず、Ufdが重要なパラメータの一つであると示唆される。

口頭

Inter matallic charge transfer in ilmenite family

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 魚住 孝幸*

no journal, , 

イルメナイトの遷移金属イオンの電子状態を調べるために、スウェーデンの放射光共同利用施設マックスラボバルクステーション、及びアメリカの放射光共同利用施設エー・エス・エルにおいてチタン2p吸収端での共鳴発光分光測定を行った。MnTiO$$_{3}$$, FeTiO$$_{3}$$, CoTiO$$_{3}$$, NiTiO$$_{3}$$中の遷移金属は局所的にはD3dの対称性のなかにある。スペクトル形状はおおむね似たものであったがFeTiO$$_{3}$$のスペクトルのみは、弾性散乱ピークから2.5, 4.5eV.下に明確なピークを示した。これらはFe3d-Ti3dの電荷移動によるものをモデル計算から明らかにした。

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