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Insight into Kondo screening in the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$ uncovered by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 門野 利治*; 菅原 仁*; 菊地 大輔*; 佐藤 英行*; 菅 滋正*; 山崎 篤志*; 関山 明*; et al.

Physical Review B, 102(16), p.165152_1 - 165152_8, 2020/10

Through a high-precision soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of the intermediate-valence compound SmOs$$_4$$Sb$$_{12}$$, we show our successful approach of revealing unprecedented details of Kondo screening below a characteristic temperature of $$ T_{0} sim$$ 20 K in the paramagnetic phase. The multiplet XMCD structure at the Sm $$M_{5}$$ edge sensitive to the 4$$f$$ configuration enabled us to observe a clear difference between the temperature evolution above and below $$T_{0}$$ with one- and two-component behavior, respectively. Our findings are in strong contrast to the conventional Kondo crossover that coincides with the valence transition, but are qualitatively accounted for by theoretical XMCD predictions combined with the two-fluid phenomenology recently proposed. This work contributes to the large context of Kondo physics that is closely related to quantum criticality in heavy fermion systems.


Revising the 4${it f}$ symmetry in CeCu$$_{2}$$Ge$$_{2}$$; Soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy

荒谷 秀和*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 川田 萌樹*; 金井 惟奈*; 山神 光平*; 藤岡 修平*; 濱本 諭*; 久我 健太郎*; 木須 孝幸*; et al.

Physical Review B, 98(12), p.121113_1 - 121113_6, 2018/09


 被引用回数:3 パーセンタイル:63.29(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ ground states are determined as $$|{Gamma_7}rangle=sqrt{0.45}|{J_{z}=pm frac{5}{2}}rangle - sqrt{0.55}|{mp frac{3}{2}}rangle$$ with $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ in-plane rotational symmetry. This gives an in-plane magnetic moment consistent with the antiferromagnetic moment as reported in neutron measurements. Since the in-plane symmetry is the same as that for the superconductor CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.


Evidence for momentum-dependent heavy fermionic electronic structures; Soft X-ray ARPES for the superconductor CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ in the normal state

中谷 泰博*; 荒谷 秀和*; 藤原 秀紀*; 森 健雄*; 鶴田 篤史*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; et al.

Physical Review B, 97(11), p.115160_1 - 115160_7, 2018/03


 被引用回数:1 パーセンタイル:87.28(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4${it f}$-based strongly correlated system CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy. A comparison between the experimental three-dimensional quasiparticle dispersion of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ and CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$ has revealed that heavy fermionic electronic structures are seen in the region surrounding at a specific momentum. Furthermore, the wave vectors between the observed "heavy spots" are consistent with a result of neutron scattering reflecting magnetic correlations, which could be a trigger of the superconductivity in CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$.


Nanoscale spatial analysis of clay minerals containing cesium by synchrotron radiation photoemission electron microscopy

吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 小暮 敏博*; 大河内 拓雄*; 保井 晃*; et al.

Applied Physics Letters, 112(2), p.021603_1 - 021603_5, 2018/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:74.71(Physics, Applied)

放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を人工的にCs吸着したミクロンサイズの風化黒雲母微粒子のピンポイント分析に適用した。絶縁物にもかかわらず、チャージアップの影響無しに構成元素(Si, Al, Cs, Mg, Fe)の空間分布を観察できた。Csが粒子全体に分布することが分かった。Cs M$$_{4,5}$$吸収端近傍のピンポイントX線吸収分光(XAS)から、1価の陽イオン状態(Cs$$^{+}$$)であることがわかった。さらに、Fe L$$_{2,3}$$吸収端の測定から、Feの価数状態を決定した。我々の結果は、サンプルの伝導性に左右されること無く、SR-PEEMがさまざまな環境試料に対するピンポイント化学分析法として利用可能であることを示すものである。


Experimental observation of temperature and magnetic-field evolution of the 4${it f}$ states in CeFe$$_{2}$$ revealed by soft X-ray magnetic circular dichroism

斎藤 祐児; 保井 晃*; 渕本 寛人*; 中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 今田 真*; 鳴海 康雄*; 金道 浩一*; 高橋 稔*; 海老原 孝雄*; et al.

Physical Review B, 96(3), p.035151_1 - 035151_5, 2017/07


 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

単結晶CeFe$$_2$$を用い、X線吸収(XAS)磁気円2色性(XMCD)の高精度実験により、その強磁性的秩序相におけるCe4$$f$$状態を調べた。Ce $$M_{4,5}$$ XMCDスペクトルは、温度及び磁場に依存した形状変化を示す一方、Ce $$M_{4,5}$$ XAS、Fe $$L_{2,3}$$ XAS及びXMCDスペクトルでは変化が観測されないという通常の強磁性体とは異なる現象が観測された。このような振る舞いは、Ce 4$$f^1$$配置の$$J=5/2$$基底状態と$$J=7/2$$状態が混ざり合ったことに由来すると解釈できる。外部摂動に対し非常に敏感なCe 4$$f$$状態は、本物質での強磁性相と反強磁相が隣接する磁気不安定性と関連付けることができる。我々の実験データは、混成の強い強磁性Ce化合物の物性に対して、貴重な情報を与える。


Exotic hadrons from heavy ion collisions

Cho, S.*; 兵藤 哲雄*; 慈道 大介*; Ko, C. M.*; Lee, S. H.*; 前田 沙織*; 宮原 建太*; 森田 健司*; Nielsen, M.*; 大西 明*; et al.

Progress in Particle and Nuclear Physics, 95, p.279 - 322, 2017/07


 被引用回数:37 パーセンタイル:13.95(Physics, Nuclear)



Circular dichroism in resonant angle-resolved photoemission spectra of LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$

中谷 泰博*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 森 健雄*; 橘 祥一*; 山口 貴司*; 木須 孝幸*; 山崎 篤志*; 保井 晃*; 山上 浩志*; et al.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 220, p.50 - 53, 2017/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.16(Spectroscopy)

重い電子化合物CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の非4$$f$$バンド由来の電子構造を明らかにするため、LaNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$の軟X線角度分解光電子分光を行った。La M$$_{4,5}$$吸収端での光電子スペクトルで、価電子帯のLa 5$$d$$成分の明瞭な強度の増大が観測された。さらに、軌道対称性に起因するバンドに依存した円二色性が観測された。


Electronic structures of ferromagnetic CeAgSb$$_{2}$$; Soft X-ray absorption, magnetic circular dichroism, and angle-resolved photoemission spectroscopies

斎藤 祐児; 藤原 秀紀*; 山口 貴司*; 中谷 泰博*; 森 健雄*; 渕本 寛人*; 木須 孝幸*; 保井 晃*; 宮脇 淳*; 今田 真*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 85(11), p.114713_1 - 114713_7, 2016/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:38.94(Physics, Multidisciplinary)

軟X線吸収(XAS)、磁気円二色性(XMCD)、角度分解光電子分光(ARPES)により強磁性体CeAgSb$$_{2}$$の電子状態を調べた。Ce $$M_{4,5}$$ XASスペクトルのサテライト構造の強度が非常に小さいことから、Ce 4${it f}$電子は非常に局在的であることが明らかとなった。Ce $$M_{4,5}$$ XASの線二色性効果から、Ce 4${it f}$基底状態は${it c}$軸方向を向いた$$Gamma$$$$_{6}$$であることが分かった。XMCD結果は、CeAgSb$$_{2}$$の局在磁性描像を支持する。さらに、ARPESで得られたバンド構造は、CeAgSb$$_{2}$$では無くLaAgSb$$_{2}$$に対するバンド計算結果とよく一致する。しかしながら、Ce 3${it d}$-4${it f}$共鳴ARPES結果では、ブリルアンゾーンの一部でCe 4$$f^{1}_{5/2}$$と4$$f^{1}_{7/2}$$ピーク強度比に波数依存性が観測され、Ce 4${it f}$と伝導電子に無視できない混成効果が有ることが分かった。このことは、CeAgSb$$_{2}$$のあまり大きくない電子比熱係数と関係づけることができる。


Electronic structures of ferromagnetic superconductors UGe$$_{2}$$ and UCoGe studied by angle-resolved photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗*; 保井 晃*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Physical Review B, 91(17), p.174503_1 - 174503_9, 2015/05

 被引用回数:17 パーセンタイル:28.75(Materials Science, Multidisciplinary)



Probing strongly correlated 4$$f$$-orbital symmetry of the ground state in Yb compounds by linear dichroism in core-level photoemission

森 健雄*; 北山 賢*; 金井 惟奈*; 内免 翔*; 藤原 秀紀*; 東谷 篤志*; 玉作 賢治*; 田中 新*; 寺嶋 健成*; 今田 真*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 83(12), p.123702_1 - 123702_5, 2014/12

 被引用回数:14 パーセンタイル:27.43(Physics, Multidisciplinary)



Angle resolved photoelectron spectroscopy study of heavy fermion superconductor UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$

藤森 伸一; 川崎 郁斗*; 保井 晃*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011072_1 - 011072_5, 2014/06

この講演では、軟X線放射光を利用した角度分解光電子分光実験の結果についてレビューをする。特に強磁性と超伝導が共存するURhGe及び反強磁性と超伝導が共存するURhGeに対する結果について、バンド計算との比較を行って、これらの化合物におけるU 5f電子状態について議論する。


Itinerant magnetism in URhGe revealed by angle-resolved photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 川崎 郁斗*; 保井 晃*; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳*; 山上 浩志; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; et al.

Physical Review B, 89(10), p.104518_1 - 104518_7, 2014/03

 被引用回数:17 パーセンタイル:31.11(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性超伝導体であるURhGeの常磁性における電子状態を軟X線角度分解光電子分光によって測定した。U 5$$f$$電子状態に起因する分散を持つバンドが観測され、フェルミ面を形成していることが明らかとなった。常磁性状態におけるバンド構造は、U 5$$f$$電子を遍歴として取り扱ったバンド計算で部分的に説明され、遍歴的なU 5f電子の取り扱いが良い出発点であることが明らかとなった。一方で、特に$$E$$$$_{rm B}$$$$<$$0.5eV程度の領域において、定量的な不一致も見いだされた。バンドは分散が小さく、フェルミ面の形状も異なっている。強磁性転移に伴うスペクトル関数の変化がフェルミ順位付近に観測され、この化合物は遍歴強磁性体であることが示唆される。


Direct $$kappa$$-space mapping of the electronic structure in an oxide-oxide interface

Berner, G.*; Sing, M.*; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 斎藤 祐児; 山崎 篤志*; 西谷 嘉人*; 関山 明*; Pavlenko, N.*; Kopp, T.*; et al.

Physical Review Letters, 110(24), p.247601_1 - 247601_5, 2013/06

 被引用回数:104 パーセンタイル:2.9(Physics, Multidisciplinary)



Observation of bulk band dispersions of YbRh$$_2$$Si$$_2$$ using soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

保井 晃*; 斎藤 祐児; 藤森 伸一; 川崎 郁斗*; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; Lapertot, G.*; Knebel, G.*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; et al.

Physical Review B, 87(7), p.075131_1 - 075131_6, 2013/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:69.24(Materials Science, Multidisciplinary)

YbRh$$_2$$Si$$_2$$に対して軟X線角度分解光電子分光(ARPES)測定を行い、その3次元バルク価電子帯構造を明らかにした。15 Kで測定したARPESスペクトルには、Yb$$ ^{3+}$$マルチプレットピークだけではなく、有限のYb$$ ^{2+}$$ピークを持っており、この化合物が価数揺動状態にあることに対応している。これは、$$T_{rm K}$$において、この化合物中のYbの4f電子が遍歴的な性質を持っていることを意味している。分散のないYb 4fバンド以外のバンド構造は、YbRh$$_2$$Si$$_2$$よりもむしろLuRh$$_2$$Si$$_2$$と一致していることが明らかとなった。さらに、Yb 3d-4f共鳴光電子分光スペクトルはYb 5d電子状態が価電子に存在していることを示唆している。これらの結果から、Yb 4fからYb 5d電子状態への電荷移動が重要であることが示唆される。


Electronic structure of heavy fermion uranium compounds studied by core-level photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(1), p.014703_1 - 014703_9, 2012/01

 被引用回数:31 パーセンタイル:16.68(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系化合物UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$, UPd$$_2$$Al$$_3$$, UPt$$_3$$及び典型的な遍歴・局在系に対して高分解能内殻光電子分光実験を行い、その電子状態に対する研究を行った。UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$の内殻スペクトルは遍歴的な化合物の内殻スペクトルに類似しており、これらの化合物ではU 5$$f$$電子はよく混成していることを示している。一方でUPd$$_2$$Al$$_3$$及びPt$$_3$$の内殻スペクトルはこれらのスペクトルとは異なっており、U 5$$f$$電子は電子相関効果が強いことを示している。


Itinerant U 5$$f$$ nature in antiferromagnet U(Ru$$_{0.97}$$Rh$$_{0.03}$$)$$_{2}$$Si$$_{2}$$; Soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

川崎 郁斗; 藤森 伸一; 岡根 哲夫; 保井 晃; 斎藤 祐児; 山上 浩志*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 80(12), p.124710_1 - 124710_5, 2011/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:62.54(Physics, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光の手法を用いて、反強磁性を示すU(Ru$$_{0.97}$$Rh$$_{0.03}$$)$$_{2}$$Si$$_{2}$$の電子構造の研究を行った。実験の結果U 5$$f$$電子は遍歴的な性質を持っており、エネルギーバンド及びフェルミ面の形成に参加していることが明らかになった。この結果は反強磁性が遍歴U 5$$f$$電子によるスピン密度波であることを示している。観測されたバンド構造とフェルミ面はURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$と同様であり、反強磁性の秩序波数ベクトル$$Q$$=(1,0,0)がURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$の隠れた秩序相の秩序波数ベクトルである可能性を示唆している。


Electronic structure of YbCu$$_2$$Ge$$_2$$ studied by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

保井 晃; 藤森 伸一; 川崎 郁斗; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 関山 明*; 摂待 力生*; 松田 達磨; et al.

Physical Review B, 84(19), p.195121_1 - 195121_6, 2011/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:62.71(Materials Science, Multidisciplinary)



Resonant angle-resolved photoelectron spectroscopy of substitutional solid solutions of CeRu$$_2$$Si$$_2$$

岡根 哲夫; 川崎 郁斗; 保井 晃; 大河内 拓雄*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 藤森 淳; 松本 裕司*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA060_1 - SA060_3, 2011/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.38(Physics, Multidisciplinary)

Angle-resolved photoelectron spectroscopy was measured in the Ce 3$$d$$$$rightarrow$$4$$f$$ resonance energy region for the paramagnetic state of CeRu$$_2$$Si$$_2$$, Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$ to investigate a variation of band structures around the quantum critical point (QCP). While the results clearly demonstrate the difference of the band structures between CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and LaRu$$_2$$Si$$_2$$, the observed band structures of CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and Ce$$_{0.84}$$La$$_{0.16}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ resemble each other. The results indicate that the Ce $$4f$$ electrons in the paramagnetic state have an itinerant character in either side of the critical composition, and Ce$$_{1-x}$$La$$_{x}$$Ru$$_2$$Si$$_2$$ near QCP is similar to CeRu$$_2$$(Si$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$)$$_2$$.


Soft X-ray angle-resolved photoemission study of YbCu$$_2$$Ge$$_2$$

保井 晃; 藤森 伸一; 川崎 郁斗; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 関山 明*; 摂待 力生*; 松田 達磨; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 273, p.012067_1 - 012067_4, 2011/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:31.67



Magnetic and superconducting properties of CeRhGe$$_2$$ and CePtSi$$_2$$

広瀬 雄介*; 西村 尚人*; 本多 史憲*; 杉山 清寛*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 竹内 徹也*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 松浦 直人*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 80(2), p.024711_1 - 024711_12, 2011/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:57(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic and superconducting properties of CeRhGe$$_2$$ and CePtSI$$_2$$ have been investigated by bulk property measurements and neutron scattering experiments. CeRhGe$$_2$$ was found to order antiferromagnetically with an ordered moment 1.3 $$mu_{rm B}$$/Ce along the $$c$$-axis of the orthorhombic unit cell. High pressure resistivity measurements revealed a suppression of the antiferromagnetic transition with increasing pressure and the occurrence of superconductivity near the critical pressure where antiferromagnetism vanishes. Quantum-critical characteristics are expected to these compounds.

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