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論文

Polarization dependence of soft X-ray absorption spectroscopy on the heavy fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$

藤原秀紀*; 中谷泰博*; 荒谷秀和*; 金井惟奈*; 山神光平*; 濱本諭*; 木須孝幸*; 関山明*; 田中新*; 海老原孝雄*; et al.

New Physics; Sae Mulli, 73(12), p.1062 - 1066, 2023/12

https://doi.org/10.3938/NPSM.73.1062

We have performed soft X-ray absorption spectroscopy (XAS) on the heavy fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ to examine the local 4 electronic structure. The XAS spectra are qualitatively explained by ionic calculations, indicating a degree of localized character of the 4 states, while sizable -hybridization effects are also observed in the XAS spectra and those magnetic circular dichroism. In addition, the temperature dependence of linear dichroism in the XAS spectra indicates that the ground state symmetry is $_{7}$ , and the excited states with $_{6}$ symmetry is above 390 K.

論文

Impact of the ground-state 4 symmetry for anisotropic hybridization in the heavy-fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$

藤原秀紀*; 中谷泰博*; 荒谷秀和*; 金井惟奈*; 山神光平*; 濱本諭*; 木須孝幸*; 山崎篤志*; 東谷篤志*; 今田真*; et al.

Physical Review B, 108(16), p.165121_1 - 165121_10, 2023/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.165121

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

We report the ground-state symmetry of the Ce 4 states in the heavy-fermion superconductor CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ , yielding anisotropic hybridization between the Ce 4 states and conducting electrons. By analyzing linear dichroism in soft X-ray absorption and core-level hard X-ray photoemission spectra, the 4 symmetry is determined as -type $_{7}$ , promoting predominant hybridization with the conducting electrons originating from the Ge site. The band structures probed by soft X-ray angle-resolved photoemission indicates that the Ge 4 components contribute to the band renormalization through the anisotropic hybridization effects, suggesting that the control of the electronic structures of Ge orbital gives an impact to achieve the exotic phenomena in CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ .

論文

Microstructures and interface magnetic moments in Mn $_{2}$ VAl/Fe layered films showing exchange bias

窪田崇秀*; 嶋田雄介*; 土屋朋生*; 吉川智己*; 伊藤啓太*; 竹田幸治; 斎藤祐児; 今野豊彦*; 木村昭夫*; 高梨弘毅*

Nanomaterials (Internet), 11(7), p.1723_1 - 1723_11, 2021/07

https://doi.org/10.3390/nano11071723

被引用回数：2 パーセンタイル：17.84(Chemistry, Multidisciplinary)

Heusler alloys exhibit various magnetic properties. In this study, a layered sample consisting of a Heusler alloy, Mn $_{2}$ VAl and a ferromagnet, Fe, is selected as a material system exhibiting exchange bias. Although the fully ordered Mn $_{2}$ VAl is known as a ferrimagnet, the Mn $_{2}$ VAl/Fe layered structure exhibits exchange bias. The high-angle annular dark field STEM images demonstrated the formation of Mn $_{2}$ VAl clusters with the L2 $_{1}$ phase distributed only around the interface to the Fe layer in the sample. Furthermore, the antiferromagnetic coupling between the Mn- and Fe-moments were observed in element specific hysteresis loops measured using XMCD. The locally ordered L2 $_{1}$ phase and antiferromagnetic Mn-moments in the Mn $_{2}$ VAl layer are important for the exchange bias.

論文

Insight into Kondo screening in the intermediate-valence compound SmOsSb $_{12}$ 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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.165152

被引用回数：1 パーセンタイル：6.04(Materials Science, Multidisciplinary)

Through a high-precision soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) study of the intermediate-valence compound SmOsSb $_{12}$ , 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 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.

論文

Revising the 4 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

AA2018-0352.pdf:1.16MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.121113

被引用回数：5 パーセンタイル：25.82(Materials Science, Multidisciplinary)

We present a detailed study on the ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCuGe probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce 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 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 CeCuSi, we propose that the charge distribution along the -axis plays an essential role in driving the system into a superconducting phase.

論文

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

AA2018-0003.pdf:1.65MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.115160

被引用回数：5 パーセンタイル：20.71(Materials Science, Multidisciplinary)

We present clear experimental evidence for the momentum-dependent heavy fermionic electronic structures of the 4-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 $_{2}$ .

論文

Preferred site occupation of 3 atoms in Ni $_{x}$ Fe $_{4-x}$ N ( = 1 and 3) films revealed by X-ray absorption spectroscopy and magnetic circular dichroism

高田郁弥*; 伊藤啓太*; 竹田幸治; 斎藤祐児; 高梨弘毅*; 木村昭夫*; 末益崇*

Physical Review Materials (Internet), 2(2), p.024407_1 - 024407_5, 2018/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.024407

被引用回数：14 パーセンタイル：48.52(Materials Science, Multidisciplinary)

X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism measurements were performed at the Ni and Fe $L_{2,3}$ absorption edges for Ni $_{x}$ Fe $_{4-x}$ N ( = 1 and 3) epitaxial films. Shoulders at approximately 2 eV above the Ni $L_{2,3}$ main peaks in the XAS spectrum of Ni $_{3}$ FeN were interpreted to originate from hybridization of orbitals between Ni 3 at face-centered (II) sites and N 2 at body-centered sites, while such features were missing in NiFe $_{3}$ N film. Similar shoulders were observed at Fe $L_{2,3}$ edges in both films. Hence, Ni atoms preferentially occupied corner (I) sites, where the hybridization was weak because of the relatively long distance between Ni at I sites and N atoms. The relatively large magnetic moment deduced from sum-rule analysis of NiFe $_{3}$ N also showed a good agreement with the presence of Ni atoms at I sites.

論文

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

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2017.01.008

被引用回数：2 パーセンタイル：17.1(Spectroscopy)

重い電子化合物CeNi $_{2}$ Ge $_{2}$ の非4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。

論文

Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates

山崎篤志*; 藤原秀紀*; 橘祥一*; 岩崎大昌*; 東野勇志*; 吉見千秋*; 中川広野*; 中谷泰博*; 山神光平*; 荒谷秀和*; et al.

Physical Review B, 94(11), p.115103_1 - 115103_10, 2016/11

AA2016-0587.pdf:2.55MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.115103

被引用回数：17 パーセンタイル：61.21(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光を用いて、Ruddlesden-Popper型イリジウム酸化物Sr $_{n+1}$ Ir $_{n}$ O $_{3n+1}$ の3次元バンド構造を調べた。その結果、IrO $_{2}$ 面構造の次元性の増加と共に発現する金属-絶縁体転移に関する直接的な証拠を得た。この転移は、スピンー軌道結合により生じた $j_{eff}$ = 1/2バンドがフェルミエネルギーを横切ることにより生じる。入射光エネルギーを350eV以上走査することにより、SrIrO $_{3}$ の3次元フェルミ面形状及び、Sr $_{3}$ Ir $_{2}$ O $_{7}$ の $k_{z}$ 依存した光電子強度の振動を明らかにした。本手法は、電子状態の全体像の理解において非常に有効である。

論文

Correlative imaging of live biological cells with a soft X-ray microscope and a fluorescence microscope

加道雅孝; 岸本牧; 保智己*; 安田恵子*; 青山雅人*; 刀祢重信*; 篠原邦夫*

AIP Conference Proceedings 1696, p.020019_1 - 020019_4, 2016/01

https://doi.org/10.1063/1.4937513

被引用回数：3 パーセンタイル：85.61(Microscopy)

軟X線顕微鏡は生きている細胞の細胞内小器官を観察するための非常に強力なツールであり、これまで細胞の内部構造を観察するための多くの研究開発が行われてきた。しかし、細胞内構造は非常に複雑で、軟X線顕微鏡で取得した細胞の軟X線顕微鏡像において細胞内小器官を特定することは困難であった。我々は、同一細胞を軟X線顕微鏡と蛍光顕微鏡により同時に観察するハイブリッドイメージング法を提案した。細胞にあらかじめ蛍光標識を施すことにより蛍光顕微鏡により細胞内小器官の位置を正確に特定することができ、蛍光顕微鏡によって得られた細胞内小器官の位置情報を用いて軟X線顕微鏡で取得した細胞の軟X線顕微鏡像において細胞内構造を正確に特定可能となる。軟X線顕微鏡は蛍光顕微鏡よりはるかに高い空間分解能を持つため、正確に特定された細胞内小器官の詳細な構造の解析が可能である。ハイブリッドイメージング法により生きている細胞の観察を行った。その結果、生きている細胞内のミトコンドリアの詳細な構造が確認できた。

論文

軟X線レーザー照射による多層膜鏡の損傷計測

錦野将元; 石野雅彦; 市丸智*; 畑山雅俊*; 長谷川登; 河内哲哉

レーザー学会第483回研究会報告; 短波長量子ビーム発生と応用, p.25 - 28, 2015/12

プラズマ軟X線レーザー、レーザープラズマ軟X線源, X線自由電子レーザーの開発により、軟X線によるアブレーションが実現できるようになってきた。波長が短い光を用いることから高い解像度および高いアスペクト比の改質、加工が期待することができる。軟X線を固体に照射すると、その表面からから構成原子が爆発的に剥ぎ取られるアブレーションが起こる。どのような物質でも軟X線領域から硬X線領域に移っていくに従って、光の吸収が弱くなり光のエネルギーを高い密度で物質に伝達できなくなる。したがって、高い空間分解能で物質に光のエネルギーを伝達するためには軟X線領域の光が適している。特に波長13.5nm付近に代表される極端紫外線光は、加工技術(EUVリソグラフィ)の用途で開発が進められている。しかし、EUV多層膜鏡の高強度な光照射に対する耐久性の定量的評価はこれまでにほとんど評価が行われておらず、多層膜ミラー損傷評価や損傷メカニズムの解明は、応用利用に向けて重要な課題となっている。本報告では、軟X線による金属と多層膜構造物質に対するアブレーション実験の結果を報告する。

論文

Temporal behavior of unresolved transition array emission in water window soft X-ray spectral region from multiply charged ions

Dinh, T.-H.*; 鈴木悠平*; 荒居剛己*; Li, B.*; Dunne, P.*; O'Sullivan, G.*; 藤岡慎介*; 長谷川登; 河内哲哉; 錦野将元; et al.

Applied Physics Letters, 107(12), p.121101_1 - 121101_5, 2015/09

https://doi.org/10.1063/1.4931497

被引用回数：5 パーセンタイル：22.94(Physics, Applied)

We have characterized the spectral structure and the temporal history of the laser-produced high-Z multi-charged ion plasmas for the efficient water window soft X-ray sources. Strong unresolved transition array (UTA) emission was observed due to 4d-4f and 4f-5g transitions from Au, Pb, and Bi plasmas in the 280-700 eV photon energy region. The temporal behavior of the emission was essentially similar of that of the laser pulse with a slight delay between different transitions. These results provide feedback for accurate modeling of the atomic processes with the radiative hydrodynamic simulations.

論文

Observation of dynamics and modification of solid surface using a picosecond soft X-ray laser

錦野将元; 河内哲哉; 長谷川登; 石野雅彦; 南康夫*; 末元徹*; 大西直文*; 伊藤篤史*; 佐藤克俊*; Faenov, A.*; et al.

X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources; Development and Applications XI (Proceedings of SPIE, Vol.9589), p.958902_1 - 958902_7, 2015/09

The high quality soft X-ray laser (SXRL) source enables us to achieve quite high spatial-resolution as a probe and quite intense X-ray as a pump. As an application using the SXRL, we have observed the spallative ablation process by the interaction with SXRL or femto-second (fs) laser. In the presentation, we show several new application results using the SXRL. We discuss the scenario of the spallative ablation of the sample surface. The numerical simulation study is underway by using a molecular dynamics code. These results lead to understanding the full process of the interaction with the SXRL and/or fs laser.

論文

The Observation of a transient surface morphology in the femtosecond laser ablation process by using the soft X-ray laser probe

長谷川登; 錦野将元; 富田卓朗*; 大西直文*; 伊藤篤史*; 江山剛史*; 柿本直也*; 井筒類*; 南康夫*; 馬場基芳*; et al.

X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources; Development and Applications XI (Proceedings of SPIE, Vol.9589), p.95890A_1 - 95890A_8, 2015/09

https://doi.org/10.1117/12.2186744

被引用回数：1 パーセンタイル：55.52(Optics)

フェムト秒レーザーポンプ・軟X線レーザープローブ計測法を開発し、フェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を開始している。レーザーアブレーション過程は、初期過程における変化が高速(~ピコ秒)である反面、粒子が飛散する過程はマイクロ秒程度と長い時間をかけて行われる。我々は、この様な現象を同一の装置で観測するため、ポンプ光とプローブ光を異なる発振器で発生させることで両者の遅延時間を数ピコ秒の時間精度を保ちつつ、マイクロ秒以上の幅広い時間に対応させた。今回は本システムを用いることで、金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程において、その初期(数ピコ秒)に金属表面から剥離した薄膜が、マイクロ秒程度まで膜としての形状を保持したまま膨張することを新たに見いだした。

論文

Output beam polarisation of X-ray lasers with transient inversion

Janulewicz, K. A.*; Kim, C. M.*; Steil, H.*; 河内哲哉; 錦野将元; 長谷川登

X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources; Development and Applications XI (Proceedings of SPIE, Vol.9589), p.95890N_1 - 95890N_7, 2015/09

https://doi.org/10.1117/12.2190178

被引用回数：0 パーセンタイル：0(Optics)

放射光光源で偏光特性を校正した軟X線領域用の薄膜ビームスプリッターを開発し、これを用いることで、過渡利得励起方式におけるニッケル様銀プラズマ軟X線レーザーの偏光状態の精密計測を行った。軟X線レーザーの強度及びビーム広がり角から、軟X線レーザー媒質(プラズマ)の状態を求めることにより、偏光の発生するメカニズムを明らかにすることに成功した。

論文

軟X線レーザープローブによるフェムト秒レーザーアブレーション機構の照射強度・物質依存性の観測

長谷川登; 富田卓朗*; 錦野将元; 江山剛史*; 柿本直也*; 南康夫*; 馬場基芳*; 大西直文*; 伊藤篤史*; 河内哲哉; et al.

JAEA-Conf 2015-001, p.17 - 20, 2015/07

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAEA-Conf-2015-001.pdf#page=27

軟X線レーザーをプローブとした干渉計を構築することで、フェムト秒レーザーアブレーション過程におけるexpansion frontとablation frontの同時計測に成功した。これにより、フェムト秒レーザーアブレーションのダイナミクスの全体像を実験的に得ることに成功した。更に金とタングステンのexpansion frontの形状を比較することにより、アブレーション過程が局所的な照射強度と加工閾値に強く依存していることが示された。これは、照射レーザーのプロファイルの制御により、expansion frontの形状が制御可能であることを示しており、過渡的な光学素子の形成等への応用が期待される。

論文

多層膜回折格子の放射光への応用; keV領域回折格子分光器ビームラインにおける新展開

小池雅人; 今園孝志; 石野雅彦

X線分析の進歩,46, p.159 - 166, 2015/03

https://doi.org/10.57415/xshinpo.46.0_159

放射光や軟X線レーザー光等の高輝度光源を利用した先端的な物性研究を推進するうえで18keV領域に現れる軽元素の吸収・発光・蛍光分析に適した高効率軟X線分光器の開発が必要とされている。従来の金の単層膜を積層した回折格子では金のM端(2.2keV)以上では、消衰係数が大きくなるため極端な斜入射で用いる必要があり、実用的な分光器を構成できない難点がありほとんど実用に至っていない。本報告では、単層膜の代わりに軟X線多層膜を積層することでこの壁を破るラミナー型回折格子の開発の現状と、その放射光用分光器への応用の可能性について述べる。

論文

タングステンにおけるフェムト秒レーザーアブレーション過程の軟X線レーザー反射・干渉観測

錦野将元; 長谷川登; 富田卓朗*; 江山剛史*; 柿本直也*; 大西直文*; 伊藤篤史*; 馬場基芳*; 南康夫*; 河内哲哉; et al.

レーザー学会第471回研究会報告; 短波長量子ビーム発生と応用, p.9 - 12, 2014/12

フェムト秒レーザーアブレーションによるリップル形成、ナノスケールアブレーションやナノ粒子生成などに関する興味深い現象が数多く報告されているが、その基礎的なメカニズムは理解されていない。これまでの金や白金に加えて融点の高いタングステンを用いて実験を開始した。フェムト秒レーザー照射によるタングステンのアブレーション過程の解明のために、フェムト秒レーザー(波長795nm、パルス幅80fs)ポンプ・ピコ秒軟X線レーザー(波長13.9nm、パルス幅7ps)プローブを構築し、ピコからナノ秒スケールで起きる金属のフェムト秒レーザーアブレーション過程の観測を行った。レーザー照射の数ピコ秒後から数ナノ秒後の時間領域のサンプル表面でのアブレーション面の膨張過程について軟X線による反射及び干渉計測を行い、アブレーションフロントの表面状態について解析を行った。また、講演ではタングステンと他の金属のアブレーション過程の違いについて考察を行う。

論文

Submicron scale image observation with a grazing incidence reflection-type single-shot soft X-ray microscope

馬場基芳*; 錦野将元; 長谷川登; 富田卓朗*; 南康夫*; 武井亮太*; 山極満; 河内哲哉; 末元徹

Japanese Journal of Applied Physics, 53(8), p.080302_1 - 080302_4, 2014/08

https://doi.org/10.7567/JJAP.53.080302

被引用回数：7 パーセンタイル：30.85(Physics, Applied)

軟X線光源として波長13.9nm、パルス幅8ピコ秒の軟X線レーザーを用いたシングルショット斜入射反射型軟X線顕微鏡の開発を行っている。結像光学素子としてフレネルゾーンプレートを用いることで高空間分解能を達成している。サブミクロンスケールの溝構造をつけたプラチナサンプルの表面を約360nmの空間分解能でシングルショット撮像に成功した。ケーラー照明を用いることで100ミクロンの幅広い空間視野を保ち、また、この軟X線顕微鏡は100ミクロン以上の深さの焦点深度を持つことを確認した。この高空間分解能の軟X線顕微手法により、単一パルスのフェムト秒レーザーによって引き起こされるレーザーアブレーションの過程や表面の微細構造を高空間,高時間分解能で観察することが可能となった。

論文

X-ray absorption magnetic circular dichroism of (La,Ce)MnO $_{3}$ thin films

柳田剛*; 斎藤祐児; 竹田幸治; 藤森淳*; 田中秀和*; 川合知二*

Physical Review B, 79(13), p.132405_1 - 132405_4, 2009/04

AA2017-0612.pdf:0.42MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.132405

被引用回数：11 パーセンタイル：45.17(Materials Science, Multidisciplinary)

最近の先端半導体デバイス開発において、半導体の双極性を作り出すことは重要な技術である。理論計算は4価の陽イオンによる電子ドープマンガン酸化物の存在を予言するが、直接的な実験事実が不足しているため、強磁性の起源は議論の余地が有る。今回、我々は軟X線磁気円二色性(XMCD)測定により、(La,Ce)MnO $_{3}$ 薄膜の強磁性を調べた。実験結果は、強磁性発現は、Mn $^{2+}$ の存在によるものでは無く、Mnの自己ドーピングによるものであることが分かった。