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論文

Magnon polarons in the spin Peltier effect

八尋黎明*; 吉川貴史*; Ramos, R.*; 大柳洸一*; 日置友智*; 大門俊介*; 齊藤英治

Physical Review B, 101(2), p.024407_1 - 024407_7, 2020/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.024407

被引用回数：19 パーセンタイル：77.9(Materials Science, Multidisciplinary)

We report the observation of anomalous peak structures induced by hybridized magnon-phonon excitation (magnon polarons) in the magnetic field dependence of the spin Peltier effect (SPE) in a LuBiFeGaO $_{12}$ (BiGa:LuIG) with Pt contact. The SPE peaks coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnonpolaron formation, consistent with the previous observation in the spin Seebeck effect. The enhancement of SPE is attributed to the lifetime increase in spin current caused by magnon-phonon hybridization in BiGa:LuIG.

論文

Polaronic nature of a muonium-related paramagnetic center in SrTiO

伊藤孝; 髭本亘; 幸田章宏*; 下村浩一郎*

Applied Physics Letters, 115(19), p.192103_1 - 192103_4, 2019/11

https://doi.org/10.1063/1.5125919

被引用回数：8 パーセンタイル：37.59(Physics, Applied)

The hyperfine features and thermal stability of a muonium (Mu)-related paramagnetic center were investigated in the SrTiO perovskite titanate via muon spin rotation spectroscopy. The hyperfine coupling tensor of the paramagnetic center was found to have prominent dipolar characteristics, indicating that the electron spin density is dominantly distributed on a Ti site to form a small polaron near an ionized Mu donor. Based on a hydrogen-Mu analogy, interstitial hydrogen is also expected to form such a polaronic center in the dilute doping limit. The small activation energy of 30(3) meV found for the thermal dissociation of the Mu-polaron complex suggests that the strain energy required to distort the lattice is comparable to the electronic energy gained by localizing the electron.

論文

Room temperature and low-field resonant enhancement of spin Seebeck effect in partially compensated magnets

Ramos, R.*; 日置友智*; 橋本佑介*; 吉川貴史*; Frey, P.*; Kreil, A. J. E.*; Vasyuchka, V. I.*; Serga, A. A.*; Hillebrands, B.*; 齊藤英治

Nature Communications (Internet), 10, p.5162_1 - 5162_8, 2019/11

https://doi.org/10.1038/s41467-019-13121-5

被引用回数：23 パーセンタイル：76.88(Multidisciplinary Sciences)

Resonant enhancement of spin Seebeck effect (SSE) due to phonons was recently discovered in YFeO $_{12}$ (YIG). This effect is explained by hybridization between the magnon and phonon dispersions. However, this effect was observed at low temperatures and high magnetic fields, limiting the scope for applications. Here we report observation of phonon-resonant enhancement of SSE at room temperature and low magnetic field. We observe in LuBiFeGaO $_{12}$ an enhancement 700% greater than that in a YIG film and at very low magnetic fields around 10 $^{-1}$ T, almost one order of magnitude lower than that of YIG. The result can be explained by the change in the magnon dispersion induced by magnetic compensation due to the presence of non-magnetic ion substitutions. Our study provides a way to tune the magnon response in a crystal by chemical doping, with potential applications for spintronic devices.

論文

Polaron correlations in ferromagnetic CMR manganites

Fernandez-Baca, J. A.*; Dai, P.*; 若林信義*; Plummer, E. W.*; 片野進; 富岡泰秀*; 十倉好紀*

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.85 - 87, 2001/00

ORNLに設置された広角中性子回折装置WANDを使って、巨大磁気抵抗効果を示す強磁性のマンガン酸化物、(Pr,Ca)MnO $_{3}$ と(La,Ca)MnO $_{3}$ の格子歪みにおける相関を調べた。歪みの場の相関長、格子との不整合性及びその方向の濃度依存性から、格子歪みの発達が系の伝導性(電気抵抗)を著しく低下させることが明らかになった。

論文

Neutron diffraction of hole polaron ordering in La $_{1-x}$ Sr $_{x}$ MnO $_{3}$ (x $simeqfrac{1}{8}$ )

山田安定; 鈴木淳市; 及川健一*; 片野進; Fernandez-Baca, J. A.*

Physical Review B, 62(17), p.11600 - 11608, 2000/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.11600

被引用回数：38 パーセンタイル：83(Materials Science, Multidisciplinary)

マンガン酸化物La $_{1-x}$ Sr $_{x}$ MnO $_{3}$ (x $simeqfrac{1}{8}$ )を冷却した際に見られる結晶格子の歪みを中性子回折により観測した。得られた散乱スペクトルは、ポーラロン秩序を軌道秩序を考慮した構造モデルで解析された。この構造は従来提唱されていた電荷の層状秩序化モデルと異なり、より短周期で電荷が入れ換わる秩序状態を示すものである。

論文

Neutron diffuse scattering study of the high temperature phase of Fe $_{3}$ O $_{4}$ -I; Determination of atomic displacements at the X point in the brillouin zone

白鳥紀一*; 石井慶信; 森井幸生; 舩橋達*; 東堂栄*; 柳瀬章*

Journal of the Physical Society of Japan, 67(8), p.2818 - 2827, 1998/08

https://doi.org/10.1143/JPSJ.67.2818

被引用回数：26 パーセンタイル：76.06(Physics, Multidisciplinary)

マグネタイトは低温で磁気相変態を起こし、この相転移を境に、著しい電気伝導度の変化を示す。この現象は、マグネタイトの構成原子である2価の鉄イオンと3価のイオンの電荷配列によるものとして、これまで理解されていた。我々はこの相変態のメカニズムをより明白にするため、中性子散漫散乱実験を行った。測定は、良質のマグネタイト単結晶を用い、(001)(011)平面上で広範囲逆格子空間にわたって慎重に行われた。測定温度は、相転移温度より僅かに高い、125Kである。実験の結果、散漫散乱が明瞭に測定できた。測定した散漫散乱強度を格子力学、結晶の対称性、及び格子振動の観点から解析した。その結果、実験で得た散漫散乱強度を説明するには、これまで提唱されていた電荷配列モデルと異なり、ポーラロンの存在が非常に重要であることなどの新たな知見を得た。以上、マグネタイトの磁気相変態について重要な知見を得たので発表する。

論文

Diffuse neutron scattering of the high temperature phase of Fe $_{3}$ O $_{4}$

白鳥紀一*; 石井慶信; 森井幸生; 舩橋達; 柳瀬章*

Journal de Physique, IV, 7(1), p.585 - 586, 1997/00

マグネタイト(Fe $_{3}$ O $_{4}$ )の相転移モデルは70年前に初めてフェルベイにより提案されて以来、数多くの研究が進められて来たものの、この相転移メカニズムについては未だ決着を見ていない。本論文は、良質なFe $_{3}$ O $_{4}$ 単結晶を製作し、中性子散乱によりFe $_{3}$ O $_{4}$ の相転移温度より数度C高い、いわゆる高温相での散漫散乱強度を広い逆格子空間にわたって測定し、Fe $_{3}$ O $_{4}$ の相転移は電子と格子の相互作用、即ち、ポーラロンと密接に関係していることを示した。

論文

Novel magnetic structures of the low-carrier system CeP under high pressure

長壁豊隆; 神木正史*; 岩佐和晃*; 中島徳秀*; J.M.Mignot*; I.N.Goncharenko*; 岡山泰*; 高橋博樹*; 毛利信男*; 芳賀芳範; et al.

Physica B; Condensed Matter, 230-232, p.645 - 648, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(97)81589-X

被引用回数：17 パーセンタイル：69.66(Physics, Condensed Matter)

CePはキャリアー数が少ないにもかかわらず、高濃度近藤効果的な伝導現象を示すとともに、磁場及び圧力下で複雑な磁気相図を示すことで興味が持たれ、精力的に研究されている。我々はここ2、3年、磁場及び、圧力下の中性子回折実験を行い、相図中の磁気構造の解明を行ってきた。最近、P=2GPa以下の圧力下での磁気相図と相図中の磁気構造がほぼ明らかになったので報告する。我々は、CePの複雑な磁気相図と磁気構造が、磁気ポーラロン状態にある $_{8}$ Ceイオンと、正常な、結晶場基底状態 $_{7}$ Ceイオンとの共存/競合によってもたらされたものであると考えている。

論文

Polaron ordering in low-doping La $_{1-x}$ Sr $_{x}$ MnO $_{3}$

山田安定*; 日野理*; 納土晋一郎*; 金尾りんな*; 稲見俊哉*; 片野進

Physical Review Letters, 77(5), p.904 - 907, 1996/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.904

被引用回数：314 パーセンタイル：98.69(Physics, Multidisciplinary)

低SrドープのLa $_{1-x}$ Sr $_{x}$ MnO $_{3}$ について中性子散乱法で測定を行い、x=0.1及び0.15の試料について、Srドープにより導入された電荷(ホール)が秩序化するポーラロン秩序相を見出した。このポーラロンの秩序化が起こる温度は、この物質の金属絶縁体転移に対応しており、また、秩序化した電荷の組む格子の周期は、立方晶ペロブスカイト構造を基本として、その224倍になっている。いわゆる整合相になっていることを確認した。224構造に対応する電荷の濃度は、x=0.125に対応しており、x=0.1や0.15で整合相が観測されたという事実は、この物質においては、電荷秩序の長周期構造が整合相に固定されやすい傾向をもっていることを示している。

論文

CePの基礎物性

芳賀芳範

文部省科学研究費重点領域研究「強相関伝導系の物理」ニュースレター, 3(2), 56 Pages, 1995/09

少数キャリア強相関系CePの物性の研究に関して、最近の進展をレビューする。従来からCePの磁場及び圧力下における複雑な挙動が注目されていた。最近、大型単結晶の育成に伴い、dHvA効果や、中性子散乱の研究が行われ、極めて特異な磁気構造と、それがフェルミ面に及ぼす効果が明らかにされた。これらの現象を説明するモデルも複数提出され、理論的研究も発展してきている。ポイントは、低キャリア濃度であるために、金属磁性体とはかなり異なった形で、磁気モーメントと相互作用していることにある。

論文

High temperature electrical conductivity and conduction mechanism of (U,Pu)O $_{2 pm x}$ at low oxygen partial pressures

藤野威男*; 山下利之; 大内金二; 内藤奎爾*; 辻利秀*

Journal of Nuclear Materials, 202, p.154 - 162, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90038-Z

被引用回数：11 パーセンタイル：72.08(Materials Science, Multidisciplinary)

1273KにおけるU $_{1-y}$ Pu $_{y}$ O $_{2 pm x}$ の電気伝導率()を酸素分圧10 $^{-15}$ ~10 $^{-1.5}$ Paの範囲で測定した。酸素分圧10 $^{-5}$ Pa以下では、電気伝導率は酸素分圧に依存しないが、をyに対してプロットした曲線ではy=0.5付近で最大となった。この領域の電気伝導機構をホッピングスはスモールポーラロン理論に基づいて解析した。電気伝導率が最大を示す現象は不均化反応(Pu $^{4}$ +U $^{4}$ =Pu $^{3+}$ U $^{5}$ )を考慮することによりうまく説明できることがわかった。U $_{1-y}$ Pu $_{y}$ O $_{2 pm x}$ の電気伝導の活性化エネルギーは1273Kから急冷した試料を用いて測定した。求めた活性化エネルギーはy=0.05の0.52eVからy=0.90の0.75eVまで単調に増加した。この変化はウランイオン間での活性化エネルギーの値とプルトニウムイオン間での値が異なると仮定することで説明できた。不均化反応の速度は遅いため、急冷した際、U $^{5+}$ とPu $^{3+}$ 濃度は温度に依存しないと考えられる。

論文

Coexistence of anderson localization and small polarons in the normal phase of La $_{2-x}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$

舘野淳

Physica C, 214, p.377 - 384, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0921-4534(93)90841-D

被引用回数：8 パーセンタイル：46.11(Physics, Applied)

La $_{2-x}$ Sr $_{x}$ CuO $_{4}$ の非超電導相の電気抵抗をアンダーソン局在とスモール・ポーラロンの共存モデルを用いて説明した。このモデルから計算されたスモール・ポーラロンの濃度は、超電導転移温度が最大となる濃度で、最大値をとる。ホッピング伝導の活性化エネルギーの組成依存性は、アンダーソン局在とスモール・ポーラロン間の状態変をともなう輸送機構を取入れることによって説明できる。これらの解析から超電導機構としてバイポーラロンのボーズ凝縮が有力であると考えられる。

論文

Electrical conductivity of near-stoichiometric (U,Gd)O $_{2}$ solid solutions

荒井康夫; 大道敏彦; 福島奨; 半田宗男

Journal of Nuclear Materials, 150, p.233 - 237, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90078-X

被引用回数：6 パーセンタイル：55.66(Materials Science, Multidisciplinary)

化学量論組成に近いウラニア、ガドリニア固溶体(U,Gd)O $_{2}$ の電気伝導度を室温から約1,000Kまで測定した。機械混合法により調製した試料はGdO $_{1}$ $_{.}$ $_{5}$ を最大14mol%含み、O/(U+Gd)比は、ほぼ2,000に等しかった。電気伝導度の測定は直流四端子法を用いてアルゴンガス気流中で行った。ウラニアにガドリニアを添加することによりP型の電気伝導が促進されることがわかった。固溶体の電気伝導機構は、U $^{5}$ $^{+}$ とU $^{4}$ $^{+}$ の間で局在している正孔のホッピングに基づくものと解釈できた。さらに得られた実験結果は、断熱状態下でのスモールポーラロン理論に基づく記述とよく合致した。

論文

The Dielectric properties at 9.1 GHz and natures of small poralon in nonstoichiometric uranium oxides

館野淳

Journal of Chemical Physics, 81(12), p.6130 - 6135, 1984/00

https://doi.org/10.1063/1.447566

被引用回数：6 パーセンタイル：29.02(Chemistry, Physical)

定在波法を用いて、9.1GHzにおけるUO $_{2}$ 、Uo $_{2}$ $_{+}$ $_{x}$ 、U $_{4}$ $_{9}$ の誘電率を測定した。誘電率の虚数部より、電気伝導度を計算することができるが、その易動度がきわめて小さく(1.210 $^{-}$ $^{5}$ cm $^{2}$ /V.S)、伝導材構はスモール・ポーラロンによるものと考えられる。伝導度のx依存性および温度依存性の解析より、二種類のチャージ、キャリアーが存在することが結論づけられた。即ち、低濃度(x=0.07、0.10)における自由なキャリアーと、高濃度(x=0.15、0.20)における格子間酸素イオンと結びついているキャリアーがある。前者に対しては、Eu=0.15eV、J=0.01eVが、後者に対してはEu=0.25eV、J=0.08eVが得られた。