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遠藤 達朗*; 荒木 康史; 関 宗俊*; 田畑 仁*; 田中 雅明*; 大矢 忍*
Applied Physics Letters, 128(2), p.022405_1 - 022405_6, 2026/01
Perovskite transition metal oxides (TMOs) are hallmark systems for studying electron correlations, with strong Coulomb interactions reaching the electron volt scale. Such interactions generally hinder coherent charge transport, limiting its observation to only moderately correlated TMOs. Among TMOs with strong electron correlations, the ferromagnetic perovskite manganite La
Sr
MnO
(LSMO) has attracted significant attention for spintronics applications due to its half-metallic nature and robust ferromagnetism, with a Curie temperature above room temperature. In this Letter, we report the emergence of oscillatory conduction in tunnel diodes incorporating an epitaxial thin LSMO layer - a phenomenon not previously observed in strongly correlated oxides. The observed oscillations originate from discrete quantum-well states formed via quantum confinement, indicating coherent transport across the LSMO layer. These quantum-well states are quantitatively explained using a tight-binding model tailored for the electronic structure of LSMO. Our findings demonstrate that high- quality epitaxial perovskite manganites can sustain coherent transport, even in the presence of strong electron correlations, offering avenues for oxide-based quantum and spintronics devices.
金田 美優*; 榎本 貴允*; 古林 宏之*; 深田 幸正; 狩野 旬*; 青柳 佑海人*; 藤井 達生*; 池田 直*
Japanese Journal of Applied Physics, 65(2), p.028001_1 - 028001_4, 2026/01
反射率の低い材料は光学素子などにおいて重要な役割を果たす。この研究では、安価な原料と簡易的な合成装置を用いることで、極めて低い反射率を示すホウ素をドープしたカーボンナノウオールの合成に成功した。ナノ構造と表面状態の解析から、カーボンナノウオールにホウ素をドープすることで壁の密度が高くなり、グラファイト部分の割合が低くなることが分かった。我々はナノ構造に起因する迷光効果による光吸収の機構とキャリアドープの効果による電気伝導性の向上について議論する。ホウ素をドープしたカーボンナノウオールは極めて黒い材料への実装に有益である。
深谷 有喜; 松田 巌*
Applied Physics Letters, 127(26), p.263102_1 - 263102_6, 2025/12
本研究では、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法を用いて、Ag(111)表面上に成長させたビスマセン(グラフェンのビスマス版)の原子配置を詳細に解析した。ビスマセン由来の回折スポットに着目した結果、[
]および[
]方位に対してペアとなるロッキング曲線のプロファイルに有意な差が認められなかった。これは、ビスマセンが平坦なハニカム格子で構成されていることを示唆する。動力学的回折理論に基づく強度計算を行ったところ、単位胞内の2つのビスマス原子はAg(111)層に対して同一高さに位置していることが明らかになった。さらに、ビスマセンとAg(111)の第一層におけるデバイ温度は、バルク材料と比較して低下していることが判明した。これらの結果は、ビスマセンの特異なトポロジカル特性を理解するための基礎的な構造情報を提供する。
-ordered FePt thin films studied by angle-dependent X-ray magnetic circular dichroism芝田 悟朗; 池田 啓祐*; 高梨 弘毅; 藤森 淳*; 他8名*
Applied Physics Letters, 127(14), p.142406_1 - 142406_6, 2025/10
We have investigated the contribution of the Fe 
electrons to its magnetic anisotropy energy by angle-dependent X-ray magnetic circular dichroism at the Fe 
edge. By this technique, one can deduce the magnetic dipole moment 
, which represents the anisotropic spatial distribution of spin-polarized electrons, and the orbital moment anisotropy (OMA) of Fe electrons. Detected finite indicates that the spin-polarized Fe electrons are distributed preferentially in the out-of-plane direction of the films. This of Fe overwhelms the positive contribution of OMA to PMA, and reduces the PMA of -ordered FePt thin films, consistent with a previous first-principles calculation. The present result implies that a large positive contribution of the non-magnetic element Pt rather than Fe governs the PMA of -ordered FePt thin films.
社本 真一; Shin, K.*; 赤津 光洋*; 今井 正樹; 植田 大地*; 横尾 哲也*; 根本 祐一*; Hassan, A. M. A.*; Chang, L.-J.*; 家田 淳一; et al.
Applied Physics Letters, 127(13), p.132403_1 - 132403_5, 2025/09
FeTiO is an ilumenite antiferromagnetic insulator with Fe
. Two-dimensional ferromagnetic honeycomb layers are antifferomagnetically stacked along the 
-axis. The magnetic Bragg peak intensity is enhanced by ultrasound injection up to 300 % on the FeTiO crystal at low temperatures. The large enhancement is attributed to the large spin-lattice coupling of Fe in FeTiO. The enhancement is lost above 35 K, suggesting that the energy splitting of the Fe levels by the spin-orbit coupling is about 35 K. This finding opens a possibility for high efficiency acoustic spin pumping.
山田 貴壽*; 小川 修一*; 吉越 章隆; 津田 泰孝; 増澤 智昭*; 岡田 光博*; 小橋 和文*; 沖川 侑揮*
Japanese Journal of Applied Physics, 64(7), p.07SP17_1 - 07SP17_5, 2025/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00Effect of potassium (K) concentration on electrical properties of stacked graphene layers was investigated. Stacked graphene layers were fabricated by repeated wet transfer process using chemical vapor deposited (CVD) single layer graphene on copper foils. Two kinds of K concentration in potassium hydroxide (KOH) solutions were used to change the K concentration in the stacked graphene layers. Non-doped stacked graphene layers were also fabricated as reference. In synchrotron-radiation X-ray photoelectron spectra, peaks due to K and carbon (C) were obtained. It was found from the obtained peak intensities that K/C peak intensity ratio was increase with increasing of K concentration in KOH solution. No defect or damage in the stacked graphene layers during doping process using KOH solutions was not formed from results of Raman spectroscopy. Sheet resistance, sheet carrier density and carrier mobility were measured by means of Hall effect measurements. Carrier polarity was changed from hole to electron by K doping. Although the sheet carrier densities of lightly and heavily K-doped graphene layers were almost same, the highest carrier mobility was obtained for lightly K-doped graphene layers. Electrons are doped from K atoms to compensate for the naturally existing holes in the stacked graphene layers, and the excess electrons doped from K atoms in the conduction band, which were measured the sheet carrier density, contribute to carrier transport. However, the additional K atoms act as scattering centers and inhibit carrier transport, which explains the decrease in carrier density in the highly K-doped graphene layers.
芝田 悟朗; 他9名*
Applied Physics Letters, 126(24), p.241902_1 - 241902_6, 2025/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)We performed hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES) experiments of bulk single-crystalline InGaZnO (sc-IGZO), which was recently synthesized via the optical floating zone method, in order to reveal the bulk intrinsic electronic structure. We find that oxygen vacancies are preferentially located around In atoms in as-grown crystals, which are filled out by post-annealing in an oxygen atmosphere. The subgap states near the valence-band maximum (VBM) were much weaker than those in the previous study even without oxygen annealing, which suggests that the loss of crystallinity is relevant to the formation of them in addition to the oxygen vacancies.
関川 卓也; 高田 和樹*; 甲斐 健師; 大野 義章*
Journal of Applied Physics, 137(20), p.203901_1 - 203901_10, 2025/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)不揮発性磁気メモリは情報を保持するために電力が不要な次世代の磁気メモリとして注目されている。鉄と酸化マグネシウムの界面はその候補材料の一つである。近年の実験により、鉄と酸化マグネシウムの界面に単原子層フッ化リチウムを挿入すると磁気メモリの特性の指標である垂直磁気異方性が二倍に増加することが報告された。本研究では、鉄-酸化マグネシウムの界面と鉄-フッ化リチウム-酸化マグネシウムの界面の磁気モーメントを第一原理電子状態計算ソフトウェアOpenMXを用いて計算した。その結果から我々は、フッ化リチウムをその界面に挿入すると、界面付近の鉄原子の電子軌道が、フッ化リチウムの極小電子密度領域に向けて傾くように分布することで、磁気モーメントが挿入前の二倍になることを示す。本研究で得られた科学的知見は、高性能な不揮発性磁気メモリの候補材料を探索する新たな指針となる。
Huang, Y.-C.*; 吉川 貴史; 他5名*
Applied Physics Letters, 126(9), p.092403_1 - 092403_6, 2025/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)The application of spin-current volume effect (SVE) with volume magnetostriction of iron gallium (FeGa) films is examined for micro-diaphragm actuation. A silicon diaphragm measuring 1.5
1.5 mm
is coated with Pt (100-nm-thick) and FeGa (100-nm-thick) thin films. An alternating charge current passed through the FeGa/Pt/Si diaphragm under a magnetic field perpendicular to the charge current generates an alternating spin current via the spin Hall effect in the Pt film, transferring angular momentum from the Pt film to the FeGa film. The injected spin current provides energy and changes the effective temperature, thereby varying the thermal fluctuation of the magnetic moments. In a magnetic material with volume magnetostriction, the thermal fluctuation of the magnetic moments affects its volume. When the spin fluctuations change, the volume magnetostriction induces a corresponding expansion or contraction of the material. Both electrodeposited and ion-beam sputter-deposited FeGa films are investigated, and it is observed that the FeGa film exhibits SVE. The force generated by the SVE is evaluated based on the vibration amplitude at the fundamental resonant mode. This study demonstrates that the force generated by the SVE is correlated with the volume magnetostriction and the deposition process.
川崎 卓郎; 福田 竜生; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 馬場 将亮*; 橋本 英樹*; Harjo, S.; 相澤 一也; 田中 裕久*; et al.
Journal of Applied Physics, 137(9), p.094101_1 - 094101_7, 2025/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)Energy harvesting from waste heat can improve energy efficiency in society. This research investigated the structural behaviors of lead zirconate titanate-based ferroelectric ceramics using operando neutron diffraction measurements under the conditions of two energy-harvesting cycles that involve consideration of the temperature changes of automobile exhaust gas for achieving good harvesting efficiencies. Input and output electrical energies and neutron diffraction data were simultaneously collected. The obtained time-resolved neutron-diffraction intensity data indicate that the applied electric fields and temperature changes induced 90
domain rotation and lattice strain. These structural changes and their variations depending on cycle conditions, such as temperature changes, applied electric fields, and circuit switching, provide insight into the origins of the differences in the behaviors of electrical input/output energies in the cycles.
江頭 尚弥*; 松田 朋己*; 奥地 拓生*; 瀬戸 雄介*; 伊藤 佑介*; 菖蒲 敬久; 中新 信彦*; 佐野 智一*; 他4名*
Journal of Applied Physics, 137(10), p.105903_1 - 105903_8, 2025/03
被引用回数：1 パーセンタイル：58.65(Physics, Applied)Femtosecond laser-driven shock waves exhibit characteristic features that form distinctive microstructures not formed by plate impacts or nanosecond laser-driven shock waves. A key to understanding this phenomenon is understanding the lattice behavior inside the shock front, which is the boundary between the ambient and shock compression states. However, direct measurements of the lattice spacing inside a femtosecond laser-driven shock front have not yet been performed. Here, we report 
measurements of lattice spacing using X-ray free electron laser diffraction with a pulse width of 
10 fs during the shock rise in single-crystal copper irradiated directly in air with a femtosecond laser pulse on the order of 10
W/cm at a pulse width of 101 fs. The lattice spacing of the femtosecond laser-irradiated single-crystal Cu (002) plane starts to compress 6.3 ps after femtosecond-laser irradiation. It takes 15.7 ps for the plane to reach peak compression, at which point the compressive elastic-strain is 24.3%. Therefore, the shock front was found to form at an elastic compressive strain rate of 1.5510
/s in this shock-driving situation. It is suggested that the initiation of plasticity under such ultrafast deformation at the most elastic compression is based on both dislocation multiplication and dislocation generation mechanisms.
岩田 圭弘; 関谷 洋之*; 伊藤 主税
Applied Physics A, 131, p.165_1 - 165_8, 2025/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)液体試料を対象とした分析法の中で、時間分解レーザー誘起発光分光法は分析計への試料導入の必要なく、水溶液中のGdイオン濃度をリアルタイムに測定することが可能である。本研究では、水中Gd濃度のリアルタイム計測法を開発した。検出限界は超純水に硫酸Gdを溶解した条件で約60ppbと得られた。この値はレーザー誘起ブレークダウン分光法を用いた文献値より2桁優れており、分析計への試料導入が必要となる誘導結合プラズマ発光分析法を用いた文献値と同程度である。
, AgNbO, and KNbO米田 安宏; 小林 徹; 辻 卓也; 松村 大樹; 斎藤 祐児; 野口 祐二*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(9), p.09SP12_1 - 09SP12_10, 2024/09
被引用回数：2 パーセンタイル：46.22(Physics, Applied)NaNbO、AgNbO、KNbOのABO型ペロブスカイト系は良好な強誘電特性を持つことが知られている。我々は局所構造解析により各原子のラットリング空間を直接決定した。この解析により、大きな揺らぎを持つ結合サイトがイオンサイズの変化によって変化することを明らかにした。軟X線吸収分光法を含む実験から、Aサイトイオンは酸素と混成していることがわかった。
Ding, H.*; 伊藤 啓太*; 遠藤 恭*; 高梨 弘毅; 関 剛斎*
Journal of Physics D; Applied Physics, 57(38), p.385002_1 - 385002_10, 2024/09
被引用回数：2 パーセンタイル：56.72(Physics, Applied)This paper reports the systematic study on the structure, magnetic properties and magnetoelastic properties for the Fe
Ga
(001) thin films epitaxially grown on the different substrates of GaAs(001) and MgO(001) using the sputtering technique. The alloy composition dependence of effective magnetoelastic coupling coefficient B
along the FeGa [110] direction indicated that the largest magnetoelastic coupling was obtained for the Fe-Ga layer with x = 30 grown on the MgO substrate. Considering the results of structural analysis and magnetization measurement, the different crystallite sizes depending on the kind of substrate may give rise to the different magnetoelastic coupling strengths between the Fe-Ga layers on the MgO and the GaAs. The magnetostriction along the FeGa [111] direction was also estimated with the assumption of plausible elastic property of Fe-Ga, and showed the values comparable to the reported value of bulk Fe-Ga. This means the large magnetostriction can be obtained even for the Fe-Ga thin films epitaxially grown not only on the GaAs(001) but also on the MgO(001). The findings in this work will give a guideline for designing spintronic applications with a Fe-Ga layer exhibiting a large magnetoelastic coupling.
田久 創大*; 松本 謙一郎*; 平出 哲也; 錦戸 文彦*; 赤松 剛*; 田島 英朗*; 高橋 美和子*; 山谷 泰賀*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(8), p.086003_1 - 086003_8, 2024/08
被引用回数：2 パーセンタイル：56.72(Physics, Applied)陽電子と電子は、生体内で結合状態をとることがあり、ポジトロニウム(Ps)と呼ぶ。三重項Ps(ortho-Ps)が消滅するのにかかる時間はortho-Psピックオフ消滅寿命と言い、周囲の電子密度に応じて変化する。この寿命値はPETスキャン情報に新しい生物学的情報を追加できる可能性がある。ortho-Ps寿命による生体内の(フリー)ラジカルの定量化の実現可能性を議論するために、我々は臨床PETシステムを使用してラジカルを含む水溶液中のPs寿命を測定した。結果は、陽電子消滅イベントの計数統計が10
イベント以上であれば、数mMオーダーの水溶液中のラジカル濃度の差はoetho-Ps寿命によって定量化できることを示唆した。しかし、この濃度は、生体の生理機能で生成されるラジカル濃度よりも高かった。
gamma-ray imager using detector response patterns北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(7), p.076502_1 - 076502_8, 2024/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)三次元空間に無作為に配置した複数のガンマ線検出器の応答強度パターンから、ガンマ線源の入射方向を推定する新しいガンマ線イメージング技術の開発を行っている。本論文では、8個のGAGG (Ce)シンチレータキューブと18個の鉛キューブで構成されるガンマ線イメージャー、Coded Cube Camera for Gamma-ray (C3G)を製作し、
Cs線源の4イメージング実験を実施した。実験の結果、3m先にある10MBqのCs線源を10分間の測定で、angle uncertainty5度の精度でイメージングできることを確認した。一般にガンマ線イメージャーは数百から数千の読み出しチャンネル数が必要となるが、C3Gは僅か8チャンネルの読み出し回路で構成される。そのため回路や再構成アルゴリズムはシンプルにすることができ、安価かつ信頼性の高いイメージャーが実現する。C3Gは大きさ86mm 86mm 86mmのハウジングに格納されており、重量は約600gである。小型軽量で4視野を持ち、高角度分解能を持つ本技術は、天文学や医療、核セキュリティ、原子力発電所の廃止措置など広範な応用が期待される。
Zhang, Z.*; 服部 高典; Song, R.*; Yu, D.*; Mole, R.*; Chen, J.*; He, L.*; Zhang, Z.*; Li, B.*
Journal of Applied Physics, 136(3), p.035105_1 - 035105_8, 2024/07
被引用回数：3 パーセンタイル：46.22(Physics, Applied)バロカロリック材料を用いた固体冷凍は、環境に優しく高効率であるため、過去10年間にわたり世界的に注目されてきた。ここでは、室温付近で立方晶から菱面体晶への相転移を起こすヘキサフルオロ燐酸ナトリウム(NaPF
)とヘキサフルオロ砒酸ナトリウム(NaAsF)における巨大バロカロリック効果を報告する。われわれは中性子粉末回折により、NaPFの低温相の構造が空間群R
の菱面体構造であることを明らかにした。NaPFとNaAsFには3つのラマン振動モード(F
, E
, A
)が存在する。相転移温度はNaPF及びNaAsFにおいてそれぞれdT
/dP=250K/GPa及び310K/GPaの割合で圧力とともに変化する。NaPFとNaAsFの圧力誘起エントロピー変化は、それぞれ約45.2Jkg
Kと35.6JkgKと決定された。飽和駆動圧力は約40MPaであった。高圧下の中性子粉末回折から、バロカロリック効果は立方晶から菱面体晶への圧力誘起相転移に関係していることが示唆された。
久保田 正人; 加藤 誠一*
Journal of Applied Physics, 136(2), p.025102_1 - 025102_5, 2024/07
被引用回数：1 パーセンタイル：16.05(Physics, Applied)We studied local structures of amorphous alumina samples and Al
O polycrystalline using atomic pair distribution function measurements. We derived the Al-Al, O-O, and A-O atomic distances for each sample. By comparing them, werevealed that the subtle difference in the local structure significantly influences the performance ofa nonvolatile memory function.
城 貞晴*; 鈴木 誠也; 吉村 雅満*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(6), p.065503_1 - 065503_4, 2024/06
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)The surface morphology of naphtacene single crystals grown by the physical vapor transport technique was investigated by atomic force microscopy and white-beam X-ray topography. Locally, two types of line pattern were observed on the basal (001) plane along the [110] and [010] directions, and analyzed from crystallographic viewpoints. Such line patterns are considered in relation to crystallographic periodicities, dislocation lines, and slip-plane phenomena.
渡辺 賢一*; 大島 裕也*; 執行 信寛*; 平田 悠歩
Japanese Journal of Applied Physics, 63(5), p.056001_1 - 056001_5, 2024/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)Liを含むシンチレータ材料は中性子検出に使用されている。Li含有シンチレータは中性子によって生成されたトリトンとアルファ線を検出しており、これらの粒子はガンマ線に比べて高いエネルギーを付与するため、Li含有シンチレータはガンマ線と中性子を分別して測定できる。しかし、シンチレータの発光効率は消光効果と呼ばれる現象により粒子線に対して低下する。正確に中性子とガンマ線を分別するためには消光効果の評価が必要となる。消光効果によるシンチレーション効率変化予測にはBirksの式が用いられるが、Birksの式に含まれる消光係数を決定する必要がある。そこで、本研究ではPHITSを使用し、消光係数をフリーパラメータとしたBirksの式に基づき消光効果を考慮したLi含有シンチレータの発光量を計算した。そして、シミュレーション結果と実験により得られた発光量を比較することで、Liガラス、Ce:LiCaAlF
、Eu:LiCaAlFシンチレータの消光係数を決定した。
