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論文

Characteristic Fermi surface properties in $$f$$-electron systems

大貫 惇睦*; 摂待 力生*; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*

Quantum Science; The Frontier of Physics and Chemistry, p.21 - 63, 2022/10

https://doi.org/10.1007/978-981-19-4421-5_2

Fermi surfaces of $$f$$-electron systems and the novel physical properties related with crystal symmetry, electronic correlations and magnetic interactions are reviewed. The key materials are CeRhIn$$_5$$, CeIr$$_3$$, EuCu$$_2$$Ge$$_2$$ and EuPtSi.

論文

Split Fermi surface properties of noncentrosymmetric compounds Fe$$_2$$P, Ni$$_2$$P, and Pd$$_2$$Si

大貫 惇睦*; 仲村 愛*; 青木 大*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 竹内 徹也*; 金子 良夫*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(6), p.064712_1 - 064712_10, 2022/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.064712
 被引用回数：1 パーセンタイル：28(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surface of noncentrocymmetric Fe$$_2$$P, Ni$$_2$$P and Pd$$_2$$Si was studied by means of de Haas-van Alphen experiments. The splitting energy of Fermi surfaces due to antisymmetric spin-orbit coupling is estimated.

論文

Quasi-one-dimensional magnetic interactions and conduction electrons in EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ with the characteristic hexagonal structure

松田 進弥*; 太田 譲二*; 仲井間 憲李*; 伊覇 航*; 郷地 順*; 上床 美也*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 本多 史憲*; 青木 大*; et al.

Philosophical Magazine, 100(10), p.1244 - 1257, 2020/04

https://doi.org/10.1080/14786435.2019.1708498
 被引用回数：3 パーセンタイル：19.68(Materials Science, Multidisciplinary)

Single crystal samples of EuCu$$_5$$ and EuAu$$_5$$ have been successfully prepared. Using those samples, magnetic and electronic anisotropy has been clarified. Magnetic moment in the ferromagnetic state points to the hexagonal $$c$$-axis for both compounds. Electronic anisotropy was found in both electrical resistivity and Fermi surface topology. These anisotropic characteristics are accounted for by the unique hexagonal structure.

論文

Single crystal growth and unique electronic states of cubic chiral EuPtSi and related compounds

大貫 惇睦*; 垣花 将司*; 伊覇 航*; 仲井間 憲李*; 青木 大*; 仲村 愛*; 本多 史憲*; 中島 美帆*; 天児 寧*; 郷地 順*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 29, p.012001_1 - 012001_9, 2020/02

https://doi.org/10.7566/JPSCP.29.012001

EuPtSi with the cubic chiral structure exhibits a skyrmion phase under magnetic field. We succeeded in growing high-quality single crystals by the Bridgman method. Fermi surface splitting reflecting the noncentrosymmetric structure was successfully observed experimentally.

論文

Fermi surface properties of semimetals YSb, LuSb, YBi, and LuBi studied by the de Haas-van Alphen effect

垣花 将司*; 西村 憲吾*; 竹内 徹也*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(4), p.044712_1 - 044712_11, 2019/04

https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.044712
 被引用回数：4 パーセンタイル：36.66(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surfaces of semimetallic YSb, LuSb, YBi and LuBi were investigated by de Haas-van Alphen effect. The Fermi surfaces consist of hole pockets arising from $$p$$-bands from Sb or Bi and electron ellipsoids from 5$$d$$ band of Y or Lu. Larger carrier number of YBi and LuBi is attributed to larger spin-orbit interaction of Bi-6$$p$$ state than Sb-5$$p$$.

論文

Electronic structure in heavy fermion compound UPd$$_2$$Al$$_3$$ through directional Compton profile measurement

小泉 昭久*; 久保 康則*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 櫻井 吉晴*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(3), p.034714_1 - 034714_6, 2019/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.034714
 被引用回数：2 パーセンタイル：21.15(Physics, Multidisciplinary)

Directional Compton profiles of a heavy fermion compound UPd$$_2$$Al$$_3$$ are measured in the basal plane of the hexagonal lattice. A remarkable change of the two-dimensional electron occupation number densities has been observed between 20 K and 100 K. Obtained results are attributed to the modification of the 5$$f$$ electronic states.

論文

Fermi surface of ThRu$$_{2}$$Si$$_{2}$$ as a reference to the strongly correlated isostructural metals investigated by quantum oscillations

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 青木 晴善*; 木村 憲彰*; 山村 朝雄*; 山本 悦嗣; 松田 達磨*; Fisk, Z.*; 山上 浩志*

Journal of the Physical Society of Japan, 85(10), p.104709_1 - 104709_7, 2016/10

https://doi.org/10.7566/JPSJ.85.104709
 被引用回数：2 パーセンタイル：20.23(Physics, Multidisciplinary)

dHvA oscillations were detected on an actinide compound ThRu$$_2$$Si$$_2$$ which is regarded as a reference to strongly correlated electron systems URu$$_2$$Si$$_2$$ and CeRu$$_2$$Si$$_2$$. Observed Fermi surfaces well coincides with the band structure calculations, as well as experimentally obtained ones for a heavy fermion compound CeRu$$_2$$Si$$_2$$. On the other hand, Fermi surfaces of URu$$_2$$Si$$_2$$ have significantly different characteristics, suggesting an itinerant ground state of 5f electrons.

論文

Split Fermi surface properties in Ulmannite NiSbS and PdBiSe with the cubic chiral crystal structure

垣花 将司*; 照屋 淳志*; 西村 憲吾*; 仲村 愛*; 竹内 徹也*; 芳賀 芳範; 播磨 尚朝*; 辺土 正人*; 仲間 隆男*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.094711_1 - 094711_8, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.84.094711
 被引用回数：16 パーセンタイル：69.54(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surface properties of illuminate NiSbS and PbBiSe have been clarified by de Haas-van Alphen effect, resistivity and specific heat measurements. Fermi surfaces were found to split into two, reflecting the non-centrosymmetric crystal structure. The splitting energies have been estimated experimentally. Those are originated from spin-orbit interactions.

論文

Single-crystal growth and de Haas-van Alphen effect study of ThRu$$_2$$Si$$_2$$

松本 裕司*; 芳賀 芳範; 立岩 尚之; 青木 晴善*; 木村 憲彰*; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; Fisk, Z.; 山上 浩志*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011096_1 - 011096_5, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011096

Electronic differences between heavy Fermion CeRu$$_2$$Si$$_2$$ and isoelectronic nonmagnetic ThRu$$_2$$Si$$_2$$ have been investigated. We succeeded in observing the de Haas-van Alphen oscillation in a high quality single crystal of ThRu$$_2$$Si$$_2$$. The mean free path of conduction carriers has been estimated as 6400 ${AA}$, indicating the high quality of the present sample.

論文

Single crystal growth and fermi surface properties of ThIn$$_3$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 宍戸 寛明*; 摂待 力生*; 播磨 尚朝*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 74(12), p.3276 - 3282, 2005/12

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.3276
 被引用回数：11 パーセンタイル：55.64(Physics, Multidisciplinary)

ThIn$$_3$$の純良単結晶育成をインジウムフラックス法により成功した。この試料を用いて電気抵抗,磁化率,ドハース・ファンアルフェン効果測定を行った。トリウムは、その電子配置に$$f$$電子を持たないため、劇的な物性異常は期待できないが、化合物中において価数が4価であることが期待されるため、遍歴的な$$f$$電子状態を持つセリウム化合物の電子状態を研究するうえで、極めて良い参照物質となる。今回の研究では、ドハース・ファンアルフェン効果測定の結果を圧力下で行われたCeIn$$_3$$の実験結果やエネルギーバンド計算の結果と比較を行った。バンド計算の結果と極めて良い一致を示す一方、CeIn$$_3$$との比較においては、小さいフェルミ面の極値断面積に違いがあることが明らかとなった。さらに、サイクロトロン有効質量については、CeIn$$_3$$において100倍近くも増強されていることが明らかとなった。

論文

First observation of de Haas-van Alphen effect in PuIn$$_3$$

芳賀 芳範; 青木 大*; 山上 浩志*; 松田 達磨; 中島 邦久; 荒井 康夫; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 74(11), p.2889 - 2892, 2005/11

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.2889
 被引用回数：24 パーセンタイル：72.16(Physics, Multidisciplinary)

常磁性Pu化合物PuIn$$_3$$において初めてdHvA効果の観測に成功した。観測されたdHvA周波数は、遍歴5f電子を仮定した理論計算とよく一致する。実験で得られた有効質量は4.8m$$_0$$と大きい。$$^{239}$$Puによる自己照射効果のため、dHvA振幅は時間とともに減衰するが、これを電子の平均自由行程の変化として定量的に求めた。

論文

Electronic structure and the Fermi surface of PuCoGa$$_5$$ and NpCoGa$$_{5}$$

眞榮平 孝裕; 堀田 貴嗣; 上田 和夫; 長谷川 彰*

Physical Review Letters, 90(20), p.207007_1 - 207007_4, 2003/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.207007
 被引用回数：94 パーセンタイル：92.39(Physics, Multidisciplinary)

最近発見されたプルトニウムをベースとした超伝導物質PuCoGa$$_{5}$$及び同一の結晶構造を持つNpCoGa$$_{5}$$の電子構造とフェルミ面を相対論的バンド理論を用いて明らかにする。PuCoGa$$_{5}$$に対しては、CeMIn$$_5$$(M=Ir and Co)と類似の大きな体積を持つ円柱状フェルミ面を見いだした。一方、NpCoGa$$_5$$のフェルミ面はUMGa$$_5$$とよく似ている。これらの類似性は$$j$$-$$j$$結合描像に基いて議論され、HoCoGa$$_5$$型のf電子化合物における超伝導機構を理解するヒントを与える。

論文

Relativistic band-structure calculations for CeTIn$$_5$$(T=Ir and Co) and analysis of the energy bands by using tight-binding method

眞榮平 孝裕; 堀田 貴嗣; 上田 和夫; 長谷川 彰*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(4), p.854 - 864, 2003/04

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.854
 被引用回数：75 パーセンタイル：90.08(Physics, Multidisciplinary)

最近発見された重い電子系超伝導物質CeTIn$$_5$$(T=Ir and Co)の物性を明らかにするために、相対論的線形化APW法を用いて電子構造とフェルミ面を明らかにする。相対論的バンド計算により得られたエネルギーバンド構造は、フェルミ面近傍におけるCe4$$f$$とIn5$$p$$成分の混成によって理解されde Haas-van Alphen効果の実験結果ともよく一致する。しかし、CeTIn$$_5$$における磁性や超伝導を微視的観点から理解しようとするとき、バンド計算法に基づく解析は一般に困難である。そこでわれわれは、CeTIn$$_5$$の主要なフェルミ面を構成するCe4$$f$$とIn5$$p$$成分に着目し、$$f$$-$$f$$、$$p$$-$$p$$及び$$f$$-$$p$$軌道間のホッピングを考慮した、強束縛模型の構築を行った。このモデルを用いて、CeIrIn$$_5$$とCeCoIn$$_5$$の物性について議論する。また、CeTIn$$_5$$における物性の違いについて、結晶場効果の必要性を指摘する。

論文

Quasi-two dimensional electronic state of the antiferromagnet UPtGa$$_5$$

池田 修悟; 常盤 欣文*; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 山田 美音子*; 中村 仁子*; 杉山 清寛*; 金道 浩一*; 稲田 佳彦*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(3), p.576 - 581, 2003/03

https://doi.org/10.1143/JPSJ.72.576
 被引用回数：41 パーセンタイル：82.49(Physics, Multidisciplinary)

反強磁性UPtGa$$_5$$のフェルミ面の特徴を明らかにするためにドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定を行った。また高磁場磁化測定から磁気相図を明らかにした。dHvA実験からフェルミ面は、正方晶の[001]方向に長い4つの準2次元的なフェルミ面から形成されていることがわかった。この結果は、反強磁性構造を考慮に入れたバンド計算の結果とほぼ一致している。また10~24m$$_0$$ ($$m_0$$ : 電子の静止質量)の比較的大きなサイクロトロン有効質量を観測した。

論文

Fermi surface study in uranium-based intermetallic compounds

芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 常盤 欣文; 青木 大*; 稲田 佳彦*; 摂待 力生*; 眞榮平 孝裕; 山上 浩志*; 播磨 尚朝*; 大貫 惇睦

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(Suppl.3), p.56 - 62, 2002/11

http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00223131.2002.10875408

ウラン化合物のフェルミ面をドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果を用いて研究した。磁気秩序を持たない、遍歴5f物質USi$$_{3}$$, UC, UAl$$_{3}$$の実験結果は、バンド理論で極めてよく説明できる。他方、伝導電子間の相関が強い重い電子系でもバンド理論が摘要可能であることがわかってきた。ただし、巨大な有効質量はバンド理論では説明できない。また、重い電子系超伝導体URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$, UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$, CeRu$$_{2}$$で、超伝導混合状態におけるdHvA振動の観測に成功し、有効質量及び散乱緩和時間の顕著な磁場依存性を観測した。

論文

De Haas-van Alphen effect on PrRu$$_4$$Sb$$_{12}$$

松田 達磨; 阿部 敬介*; 綿貫 文人*; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*; 稲田 佳彦*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 312-313, p.832 - 833, 2002/03

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)01260-1
 被引用回数：20 パーセンタイル：67.09(Physics, Condensed Matter)

充填スクッテルダイト構造をもつ物質は、多彩かつ特異な物性を示すことから近年強相関電子系の研究において注目を集めている物質である。中でもPr元素を含む化合物は、これまでにない異常な物性を示すことが知られている。そこでわれわれはこれらの系統的電子構造の解明を目的としてPrRu$$_4$$Sb$$_{12}$$のドハースファンアルフェン効果測定を行い、フェルミ面を明らかにした。その結果、PrRu$$_4$$Sb$$_{12}$$ のフェルミ面の構造は、LaRu$$_4$$Sb$$_{12}$$と非常に良い一致を見せることがわかった。この結果は、元素を置き換えたPrFe$$_4$$P$$_{12}$$において、LaFe$$_4$$P$$_{12}$$のフェルミ面の構造と大きくことなることや、重い電子状態が観測されたこととは、ことなる結果である。このことは、充填スクッテルダイト構造をとる化合物の物性を特徴付けるf電子と伝導電子間の混成の強弱が、元素の置き換えによる格子定数の変化に敏感であることを示している。

口頭

5$$f$$-contributions to Fermi surfaces in (U,Th)Ru$$_2$$Si$$_2$$

芳賀 芳範

no journal, , 

Electronic states of (U,Th)Ru$$_2$$Si$$_2$$ are studied experimentally to reveal the contribution of 5f electrons in URu$$_2$$Si$$_2$$ which is extensively studied because of unusual properties. The reference compound ThRu$$_2$$Si$$_2$$ without 5f electrons is well understood by the first principle calculations. However, the substitution of Th by small amount of U enhances the effective mass of the conduction carrier, leaving the Fermi surface volume unchanged. The behavior is significantly different from dilute magnetic alloys described by the Kondo effect.

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