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論文

Enhancement of domain-wall mobility detected by NMR at the angular momentum compensation temperature

今井正樹; 中堂博之; 松尾衛; 前川禎通; 齊藤英治

Physical Review B, 102(1), p.014407_1 - 014407_5, 2020/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.014407

被引用回数：0

The angular momentum compensation temperature $T_{rm A}$ of ferrimagnets has attracted much attention because of high-speed magnetic dynamics near $T_{rm A}$ . We show that NMR can be used to investigate domain wall dynamics near $T_{rm A}$ in ferrimagnets. We performed $^{57}$ Fe-NMR measurements on the ferrimagnet HoFeO $_{12}$ with $T_{rm A}$ = 245 K. In a multi-domain state, the NMR signal is enhanced by domain wall motion. We found that the NMR signal enhancement shows a maximum at $T_{rm A}$ in the multi-domain state. The NMR signal enhancement occurs due to increasing domain-wall mobility toward $T_{rm A}$ . We develop the NMR signal enhancement model involves domain-wall mobility. Our study shows that NMR in multi-domain state is a powerful tool to determine $T_{rm A}$ , even from a powder sample and it expands the possibility of searching for angular momentum-compensated materials.

論文

Two-parameter model for optimizing target beam distribution with an octupole magnet

明午伸一郎; 大井元貴; 藤森寛*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 23(6), p.062802_1 - 062802_24, 2020/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.23.062802

被引用回数：0

加速器駆動の核変換システム(ADS)や核破砕中性子源に用いられる陽子加速器のビーム出力増強につれ、ビーム窓や標的の損傷は深刻な問題となり、損傷緩和のためにビーム電流密度の均一化が重要となる。密度均一化のため比較的よく用いられるラスター磁石には、故障時のビーム集束の重大な問題がある。一方、非線形光学を用いたビーム平坦化にははビーム拡大の問題があることが指摘され、これまで非線形効果導入の八極磁石におけるビームの角度の広がりを無視したフィラメント近似模型による検討が行われた。フィラメント近似模型では、非線形収斂作用を適切に評価できないため、本研究では一般化した非線形モデルの適用により非線形ビーム光学における収斂および発散作用を詳細に検討した。正規化した八極強度 $K^{*}_8$ と位相進行におけるの2つのパラメータ導入により、非線形効果を特定な条件によらず一般化できることを明確にした。ビームのピーク密度低減と損失最小化という拮抗する問題の解決には、 $K^{*}_8 sim$ 1および 3とすることにより解決できることが判明した。J-PARCの陽子ビーム輸送系(3NBT)に本検討結果を適用し、核破砕中性子源の水銀標的入口のビーム形状の比較検討した結果、モデル計算によるビーム分布は実験データとよい一致を示し、線形光学においてピーク電流密度を約50%にできることを示した。

論文

Evidence for magnon-phonon coupling in the topological magnet Cu $_{3}$ TeO $_{6}$

Bao, S.*; Cai, Z.*; Si, W.*; Wang, W.*; Wang, X.*; Shangguan, Y.*; Ma, Z.*; Dong, Z.-Y.*; 梶本亮一; 池内和彦*; et al.

Physical Review B, 101(21), p.214419_1 - 214419_8, 2020/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.214419

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

We perform thermodynamic and inelastic neutron scattering (INS) measurements to study the lattice dynamics (phonons) of a cubic collinear antiferromagnet Cu $_{3}$ TeO $_{6}$ which hosts topological spin excitations (magnons). While the specific heat and thermal conductivity results show that the thermal transport is dominated by phonons, the deviation of the thermal conductivity from a pure phononic model indicates that there is a strong coupling between magnons and phonons. In the INS measurements, we find a mode in the excitation spectra at 4.5 K, which exhibits a slight downward dispersion around the Brillouin zone center. This mode disappears above the Nel temperature and thus cannot be a phonon. Furthermore, the dispersion is distinct from that of a magnon. Instead, it can be explained by the magnon-polaron mode, collective excitations resulting from the hybridization between magnons and phonons. We consider the suppression of the thermal conductivity and emergence of the magnon-polaron mode to be evidence for magnon-phonon coupling in Cu $_{3}$ TeO $_{6}$ .

論文

Magnetically induced electric polarization in Ba $_{3}$ Fe $_{2}$ O $_{5}$ Cl $_{2}$ with tunable direction in three dimensions

阿部伸行*; 塩澤俊介*; 松浦慧介*; 佐賀山基*; 中尾朗子*; 大原高志; 徳永祐介*; 有馬孝尚*

Physical Review B, 101(18), p.180407_1 - 180407_5, 2020/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.180407

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

The correlation between magnetism and electric polarization in a chiral insulating magnet Ba $_{3}$ Fe $_{2}$ O $_{5}$ Cl $_{2}$ has been investigated. The temperature dependence of magnetic susceptibility shows an anomaly at 564 K, suggesting the onset of antiferromagnetic order of Fe $^{3+}$ moments. Electric polarization appears in a magnetic field below TN due to the spin-direction-dependent metal-ligand hybridization. The direction of the electric polarization can be controlled in three-dimensional space by changing the direction of an external magnetic field. This compound also shows an antiferromagnetic-to-weak-ferromagnetic transition accompanied by a structural phase transition at 140 K.

論文

Manipulation of saturation magnetization and perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Co $_{x}$ Mn $_{4-x}$ N films with ferrimagnetic compensation

伊藤啓太*; 安富陽子*; Zhu, S.*; Nurmamat, M.*; 田原昌樹*; 都甲薫*; 秋山了太*; 竹田幸治; 斎藤祐児; 小口多美夫*; et al.

Physical Review B, 101(10), p.104401_1 - 104401_8, 2020/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.104401

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

Spintronics devices utilizing a magnetic domain wall motion have attracted increasing attention, and ferrimagentic materials with almost compensated magnetic moments are highly required to realize the fast magnetic domain wall motion. Here, we report a key function for this purpose in anti-perovskite Co $_{x}$ Mn $_{4-x}$ N films. Perpendicular magnetization emerges for , and the saturation magnetization reaches a minimum value at .

論文

Crystal structure and magnetism of MnO under pressure

Klotz, S.*; 小松一生*; Polian, A.*; 町田真一*; 佐野亜沙美; Iti, J.-P.*; 服部高典

Physical Review B, 101(6), p.064105_1 - 064105_6, 2020/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.064105

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

マンガン酸化物(MnO)は、反強磁性モット絶縁体の典型物質である。今回、我々は、高圧下においてネール温度 $T_{N}$ を挟んだ温度域で磁気秩序と格子歪の相互作用を、X線および中性子回折により調べた。その結果、体積歪は圧力に対して鈍感であること、 $T_{N}$ は $T_{N}/dP$ =+4.5(5)K/GPaで上昇すること、格子歪は=+0.018 $^{circ}$ /GPaで増大することがわかった。これらの結果は、 $J_{1}$ , $J_{2}$ 相互作用定数の原子間距離への影響を調べることや、また第一原理計算による理論予測と比較を可能にする。反強磁性相互作用に起因する散漫散乱は、1.2 $T_{N}$ まで観測され、長距離秩序は、室温では42GPaで現れる。

論文

Nematic and time-reversal breaking superconductivities coexisting with quadrupole order in a system

久保勝規

Physical Review B, 101(6), p.064512_1 - 064512_10, 2020/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.064512

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

We discuss superconductivity in a model on a cubic lattice for a non-Kramers system. In previous studies, it is revealed that -wave superconductivity with symmetry occurs in a wide parameter range in a system. Such anisotropic superconductivity can break the cubic symmetry of the lattice. In a system, the quadrupole degrees of freedom are active and the effect of the cubic symmetry breaking should be important. Here, we investigate the coexisting states of the -wave superconductivity and quadrupole order by a mean-field theory. In particular, we discuss possible competition and cooperation between the superconductivity and quadrupole order depending on types of them. We find nematic superconductivity breaking the cubic symmetry and coexisting with quadrupole order. In the present model, we also find superconductivity, which breaks time-reversal symmetry but retains the cubic symmetry. We also discuss the effects of uniaxial stress on these superconducting states.

論文

Lattice dynamics in FeSe via inelastic X-ray scattering and first-principles calculations

村井直樹; 福田竜生; 中島正道*; 河村光晶*; 石川大介*; 田島節子*; Baron, A. Q. R.*

Physical Review B, 101(3), p.035126_1 - 035126_6, 2020/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.035126

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

非弾性X線散乱を用いたFeSe超伝導体のフォノン研究について報告する。実験的に決定したフォノン分散と非磁性相の密度汎関数理論(DFT)とを比較を行うと、両所の間には顕著な不一致が見られた。FeSeは磁気秩序を示さないにもかかわらず、スピン偏極DFTを用いることによって初めて実験結果は再現される。この解析は、強いスピン揺らぎを内在した常時性状態における近似を与える。

論文

Magnetic structures and quadratic magnetoelectric effect in LiNiPO $_{4}$ beyond 30 T

Fogh, E.*; 木原工*; Toft-Petersen, R.*; Bartkowiak, M.*; 鳴海康雄*; Prokhnenko, O.*; 三宅厚志*; 徳永将史*; 及川健一; Srensen, M. K.*; et al.

Physical Review B, 101(2), p.024403_1 - 024403_12, 2020/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.024403

被引用回数：1 パーセンタイル：100(Materials Science, Multidisciplinary)

Neutron diffraction with static and pulsed magnetic fields is used to directly probe the magnetic structures in LiNiPO $_{4}$ up to 25 T and 42 T, respectively. By combining these results with magnetometry and electric polarization measurements under pulsed fields, the magnetic and magnetoelectric phases are investigated up to 56 T applied along the easy axis. In addition to the already known transitions at lower fields, three new ones are reported at 37.6, 39.4, and 54 T. Ordering vectors are identified with Q $_{rm VI}$ = (0, $frac{1}{3}$ , 0) in the interval 37.6 - 39.4 T and Q $_{rm VII}$ = (0, 0, 0) in the interval 39.4 - 54 T. A quadratic magnetoelectric effect is discovered in the Q $_{rm VII}$ = (0, 0, 0) phase and the field dependence of the induced electric polarization is described using a simple mean-field model. The observed magnetic structure and magnetoelectric tensor elements point to a change in the lattice symmetry in this phase. We speculate on the possible physical mechanism responsible for the magnetoelectric effect in LiNiPO $_{4}$ .

論文

Development of a radio frequency quadrupole linac implemented with the equipartitioning beam dynamics scheme

近藤恭弘; 森下卓俊; Jameson, R. A.*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 22(12), p.120101_1 - 120101_8, 2019/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.22.120101

被引用回数：0 パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)

RFQは現代の大電流リニアックの実現のための鍵となる加速器であるが、これまで多くのRFQが非常に保守的な設計思想で設計されてきた。我々は空間電荷の物理に基づいて、3MeV、50mAの負イオンRFQを開発した。大電流リニアックで広く用いられている等分配測をRFQ設計に実装し、ヴェーン長3mの3MeV RFQで、設計ビーム透過率99.1%、ビーム垂直方向エミッタンス0.24 mm mrad、ビーム方向エミッタンス0.11 MeV degを得た。このRFQを実際に製作し、ビーム運転を行い設計性能を実証した。この論文ではこの等分配RFQの設計の詳細とビーム運転結果を述べる。

論文

Experimental investigation of the suppressed superconducting gap and double-resonance mode in Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$

出田真一郎*; 村井直樹; 中島正道*; 梶本亮一; 田中清尚*

Physical Review B, 100(23), p.235135_1 - 235135_7, 2019/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.235135

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

Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$ has an exotic physical property where that the C $_{2}$ -SDW phase suddenly changes to the C $_{4}$ -magnetic phase and superconductivity is suppressed within a narrow composition range around x = 0.25. We have investigated the doping dependence of the electronic structure of Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Fe $_{2}$ As $_{2}$ using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) and found an anomaly in the superconducting (SC) gap structure only for x = 0.25 in both the hole and electron Fermi surfaces (FSs). We also propose that the mechanism of a newly observed double-resonance peak by inelastic neutron scattering is understandable by the SC gap obtained by ARPES. Our discovery reveals the important relationship between the C $_{4}$ - magnetic phase and superconductivity, and provides an opportunity to survey the underlying relationship between the SC gap and resonance mode in the hole-doped iron-based superconductor.

論文

Disorder-induced exceptional and hybrid point rings in Weyl/Dirac semimetals

松下太樹*; 永井佑紀; 藤本聡*

Physical Review B, 100(24), p.245205_1 - 245205_9, 2019/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.245205

被引用回数：1 パーセンタイル：64.71(Materials Science, Multidisciplinary)

物質を特徴付ける新しい方法として、準粒子の寿命に起因した非エルミート有効準粒子ハミルトニアンを用いる方法がある。しかしながら、その非エルミート性に起因する現象がどの物質でどのように現れるかはあまり知られていない。本研究では、ワイル・ディラック半金属と呼ばれる物質群において、不純物や格子欠陥が存在する場合、準粒子スペクトルに非エルミート性が現れることを示した。通常、ハミルトニアンはエルミートであるが、準粒子の有効ハミルトニアンが非エルミートになることによって、例外点と呼ばれる非エルミート行列特有のトポロジカル構造が運動量空間に現れることがわかった。そして、この例外点は角度分解光電子分光などの実験によってフラットバンドとして観測できることを予言した。本研究により、物質の新しい側面をトポロジーによって見出すことができ、かつ不純物や欠陥が本質的な役割を示すことがわかった。

論文

Element-specific density of states of Co $_{2}$ MnGe revealed by resonant photoelectron spectroscopy

河野嵩*; 鹿子木将明*; 吉川智己*; Wang, X.*; 角田一樹*; 宮本幸治*; 室隆桂之*; 竹田幸治; 斎藤祐児; 後藤一希*; et al.

Physical Review B, 100(16), p.165120_1 - 165120_6, 2019/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.165120

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

Resonant photoelectron spectroscopy at the Co and Mn 2 core absorption edges of half-metallic Co $_{2}$ MnGe has been performed to determine the element-specific density of states (DOS). A significant contribution of the Mn 3 partial DOS near the Fermi level ( $E_{F}$ ) was clarified by measurement at the Mn 2 absorption edge. Further analysis by first-principles calculation revealed that it has $t_{2g}$ symmetry, which must be responsible for the electrical conductivity along the line perpendicular to the film plane. The dominant normal Auger contribution observed at the Co 2 absorption edge indicates delocalization of photoexcited Co 3 electrons. The difference in the degrees of localization of the Mn 3 and Co 3 electrons in Co $_{2}$ MnGe is explained by the first-principles calculation.

論文

Multiharmonic vector rf voltage control for wideband cavities driven by vacuum tube amplifiers in a rapid cycling synchrotron

田村文彦; 杉山泰之*; 吉井正人*; 山本昌亘; 大森千広*; 野村昌弘; 島田太平; 長谷川豪志*; 原圭吾*; 古澤将司*

Physical Review Accelerators and Beams (Internet), 22(9), p.092001_1 - 092001_22, 2019/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.22.092001

被引用回数：0 パーセンタイル：100(Physics, Nuclear)

ビーム誘起電流による影響の低減(ビームローディング補償)はJ-PARC 3GeVシンクロトロン(RCS)における大強度ビーム加速に最も重要な課題の一つである。RCSでは広帯域金属磁性体空胴が用いられており、ビームの誘起する電圧は周回周波数の整数倍の成分を含むことから、それら複数の周波数成分(マルチハーモニック)の誘起電圧を抑制するビームローディング補償が必要である。これまではビーム電流の測定から補償信号を生成するRFフィードフォワード法による補償が行われており、マルチハーモニックフィードフォワードシステムは1MWまでのビーム試験においてその役割を果たしてきた。しかしながら、大強度になるにつれて補償性能の低下が確認されていた。そこで、低電力高周波(LLRF)制御システムの更新にあたり、マルチハーモニックベクトル電圧制御によるフィードバック制御を採用することとした。フィードバック制御はゲインの変動についても安定性の範囲内で性能を発揮することが期待される。本論文では、システムの構成、調整方法、大強度ビーム試験の結果について報告する。設計パワーである1MW相当のビーム加速において、ビームローディングはよく補償されている。

論文

Spinmotive force in the out-of-plane direction generated by spin wave excitations in an exchange-coupled bilayer element

Zhou, W.*; 関剛斎*; 今村裕志*; 家田淳一; 高梨弘毅*

Physical Review B, 100(9), p.094424_1 - 094424_5, 2019/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.094424

被引用回数：1 パーセンタイル：64.71(Materials Science, Multidisciplinary)

The generation of the spinmotive force (SMF) requires the temporal and spatial variations of the magnetic moments. We explore an approach to satisfy this requirement by creating asymmetry in a thin film structure along the out-of-plane direction, through the use of an exchange-coupled 1 $_{0}$ -FePt / Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ bilayer element. As the spin wave is excited by rf magnetic field, a continuous dc voltage signal along the out-of-plane direction of the bilayer element appears. The sign of the voltage signal and its microwave power dependency agree with the theoretical framework of the SMF. The corresponding spin wave modes are revealed by carrying out the micromagnetic simulation. Our results demonstrate the generation of the SMF using a vertically structured element in addition to previously reported in-plane structured devices.

論文

Novel universality class for the ferromagnetic transition in the low carrier concentration systems UTeS and USeS exhibiting large negative magnetoresistance

立岩尚之; 芳賀芳範; 酒井宏典; 山本悦嗣

Physical Review B, 100(6), p.064413_1 - 064413_7, 2019/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.064413

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

少数キャリア系UTeS, USeSの強磁性転移温度近辺における磁化の臨界挙動について研究を行った。自発磁化等の温度依存から、各種臨界指数,, を決定した。これらの強磁性状態は一軸磁気異方性が大きいことが特徴である。しかし、その臨界現象は三次元イジングのユニバーサリティクラスに属さないことが明らかになった。ウラン系強磁性超伝導物質UGeとURhGeでも類似の臨界指数が報告されている。本研究の結果、この新奇な臨界現象は系のキャリア数に依存せず出現することが明らかになった。

論文

Electronic states of EuCuGe and EuCuSi studied by soft X-ray photoemission spectroscopy

川崎郁斗; 藤森伸一; 竹田幸治; 山上浩志; 伊覇航*; 辺土正人*; 仲間隆男*; 大貫惇睦*

Physical Review B, 100(3), p.035111_1 - 035111_8, 2019/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.035111

被引用回数：2 パーセンタイル：42.97(Materials Science, Multidisciplinary)

We have carried out angle-integrated photoemission spectroscopy (AIPES) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) experiments using soft X-rays on single crystals of EuCuGe and EuCuSi grown by the Bridgman method to investigate their electronic structures. The AIPES results showed that the Eu ions in EuCuGe and EuCuSi are in a divalent state and a nearly trivalent state, respectively, in accord with the previously reported magnetic properties. The three-dimensional band structures and shapes of the Fermi surfaces of EuCuGe and EuCuSi were studied by ARPES measurements. We found that the band structures near the Fermi level and Fermi surfaces of EuCuGe and EuCuSi are very different from each other and are well reproduced by the band structure calculations based on density-functional theory for SrCuGe and YCuSi. This suggests that a charge transfer from the localized 4 states into the valence bands is responsible for the difference in the electronic states between EuCuGe and EuCuSi.

論文

High-pressure structure and electronic properties of YbD $_{2}$ to 34 GPa

Klotz, S.*; Casula, M.*; 小松一生*; 町田真一*; 服部高典

Physical Review B, 100(2), p.020101_1 - 020101_5, 2019/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.020101

被引用回数：3 パーセンタイル：64.71(Materials Science, Multidisciplinary)

イッテルビウム水素化物(YbH $_{2}$ )はCaH $_{2}$ 型構造からYがhcp位置、Hが未知の位置にある高圧相へと16GPaで転移する。本研究では、34GPaまでの中性子回折実験により、Hを含めた構造の完全決定を行った。水素(重水素)は、空間群 $P6_{3}/mmc$ の2aおよび2d位置を占め、高対称な"崩れた"密な充点構造をとる。高圧相への転移はゆるやかに起こり、全水素のうちの半分が、波打った水素レイヤーからYbで作られる格子の格子間に移動するように見える。第一原理計算から、この相転移は、電子の占有率の変化(完全に占有状態から、部分占有状態x0.75)を伴うことが分かった。この相転移に伴う軌道から軌道への電子遷移は、結晶のバンドギャップを閉じ、金属状態を生み出す。その金属の基底状態は、格子間水素の面外振動モードを含んだ大きな電子-格子相互作用を持っている。

論文

Universal $frac{1}{3}$ -suppression of magnonic shot noise in diffusive insulating magnets

仲田光樹; 大沼悠一*; 松尾衛*

Physical Review B, 100(1), p.014406_1 - 014406_8, 2019/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.014406

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

強磁性絶縁体接合系と比較し、不純物散乱をうける磁性絶縁体バルク中のマグノン流ノイズは $frac{1}{3}$ に抑制されることを明らかにした。

論文

Electronic structure of the high- ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb; X-ray magnetic circular dichroism and resonance photoemission spectroscopy studies

坂本祥哉*; Tu, N. T.*; 竹田幸治; 藤森伸一; Hai, P. N.*; Anh, L. D.*; 若林勇希*; 芝田悟朗*; 堀尾眞史*; 池田啓祐*; et al.

Physical Review B, 100(3), p.035204_1 - 035204_8, 2019/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.035204

The electronic structure and the magnetism of the ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb, whose Curie temperature $T_{rm C}$ can exceed room temperature, were investigated by means of X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), and resonance photoemission spectroscopy (RPES). The line-shape analyses of the XAS and XMCD spectra suggest that the ferromagnetism is of intrinsic origin. The orbital magnetic moments deduced using XMCD sum rules were found to be large, indicating that there is a considerable 3 $d^{6}$ contribution to the ground state of Fe. From RPES, we observed a strong dispersive Auger peak and nondispersive resonantly enhanced peaks in the valence-band spectra. The latter is a fingerprint of the correlated nature of Fe 3 electrons, whereas the former indicates their itinerant nature. It was also found that the Fe 3 states have a finite contribution to the density of states at the Fermi energy. These states, presumably consisting of majority-spin - hybridized states or minority-spin e states, would be responsible for the ferromagnetic order in this material.