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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${it f}$ electronic structure. The XAS spectra are qualitatively explained by ionic calculations, indicating a degree of localized character of the 4${it f}$ states, while sizable ${it cf}$-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 $$Gamma$$$$_{7}$$, and the excited states with $$Gamma$$$$_{6}$$ symmetry is above 390 K.

論文

Impact of the ground-state 4${it f}$ symmetry for anisotropic ${it cf}$ 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${it f}$ states in the heavy-fermion superconductor CeNi$$_{2}$$Ge$$_{2}$$, yielding anisotropic ${it cf}$ hybridization between the Ce 4${it f}$ states and conducting electrons. By analyzing linear dichroism in soft X-ray absorption and core-level hard X-ray photoemission spectra, the 4${it f}$ symmetry is determined as $$Sigma$$-type $$Gamma$$$$_{7}$$, 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${it p}$ 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

Nested antiferromagnetic spin fluctuations and non-Fermi-liquid behavior in electron-doped CeCo$$_{1-x}$$Ni$$_{x}$$In$$_5$$

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; 小手川 恒*; 藤 秀樹*; 鈴木 康平*; 大島 佳樹*; et al.

Physical Review B, 106(23), p.235152_1 - 235152_8, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.235152
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

Ni置換系CeCo$$_{1-x}$$Ni$$_x$$In$$_5$$について、核四重極共鳴と核磁気共鳴(NQR/NMR)を用いて調べた。$$T_{rm c}$$=2.3Kの超伝導転移gは、Ni置換によって徐々に下がってゆき、$$x$$=0.25の時にゼロとなる。超格子を用いた密度関数計算によってNQRスペクトルの帰属を行い、スピン格子緩和率$$1/T_1$$が一様に抑えられ、反強磁性スピン揺らぎがNi置換によって弱められることを明らかにした。$$x$$=0.25のとき、$$(T_1T)^{-1}$$が、$$T_{rm g}$$=2Kで極大を示すことがわかった。このことは、遍歴電子の反強磁性スピン揺らぎがネスティングによって打ち消し合っているとして理解できる。

論文

Direct measurement of the evolution of magnetism and superconductivity toward the quantum critical point

髭本 亘; 横山 淳*; 伊藤 孝; 鈴木 泰雅*; Raymond, S.*; 柳瀬 陽一*

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 119(49), p.e2209549119_1 - e2209549119_6, 2022/11

https://doi.org/10.1073/pnas.2209549119
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Multidisciplinary Sciences)

量子臨界点近傍においては様々な量子状態が出現し得る。特に非通常型の超伝導の対形成には量子臨界揺らぎが重要な役割を担っているものと考えられている。本論文ではミュオンと中性子を用いて観測したCeCo(In$$_{1-x}$$Zn$$_x$$)$$_5$$の超伝導状態について報告している。$$x$$=0.03付近から超伝導状態において磁気秩序が発達する様子が観測され、量子相転移が起こっていることを示している。さらにその転移点において超伝導磁場侵入長の増大が見られており、これらの結果は量子臨界性と超伝導電子対形成の強い相関を示している。

論文

Nanoscale heterogeneity induced by nonmagnetic Zn dopants in the quantum critical metal CeCoIn$$_5$$; $$^{115}$$In NQR/NMR and $$^{59}$$Co NMR study

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; 鈴木 康平*; 大島 佳樹*; et al.

Physical Review B, 104(8), p.085106_1 - 085106_12, 2021/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.085106
 被引用回数：3 パーセンタイル：27.71(Materials Science, Multidisciplinary)

典型的な量子臨界金属であるCeCoIn$$_5$$は、In元素をZn元素で少量置換することで、反強磁性を誘起できることが知られており、7%Zn置換系では、超伝導も共存する。NQRおよびNMRを用いて、微視的に電子状態を調べた結果、反強磁性はZn置換子周辺で起こり、超伝導は置換子から離れた電子状態が核となって起こり、近接効果により、バルク全体に超伝導が拡がる、という不均一性を見出した。Zn置換子周辺にある局所不均一性は、磁場をかけても残存することも見出した。

論文

High-temperature antiferromagnetism in Yb based heavy fermion systems proximate to a Kondo insulator

鈴木 慎太郎*; 田久保 耕*; 久我 健太郎*; 髭本 亘; 伊藤 孝; 冨田 崇弘*; 志村 恭通*; 松本 洋介*; Bareille, C.*; 和達 大樹*; et al.

Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023140_1 - 023140_12, 2021/05

https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023140

本論文では常圧において転移温度が20Kに達するYb化合物の発見について報告している。価数揺動物質$$alpha$$-YbAlB$$_4$$のAlサイトをMnに置換することで、反強磁性転移温度が極めて高くなるだけでなく、重い電子状態から近藤半導体に近い抵抗の大きな金属状態へと変わることが見出された。

論文

Universal scaling behavior under pressure in the heavy-fermion antiferromagnet CeRh$$_2$$Si$$_2$$; $$^{29}$$Si NMR study

酒井 宏典; 松本 裕司*; 芳賀 芳範; 徳永 陽; 神戸 振作

Physical Review B, 103(8), p.085114_1 - 085114_8, 2021/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.085114
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系反強磁性体CeRh$$_2$$Si$$_2$$において、$$^{29}$$Si核核磁気共鳴(NMR)を用いて、圧力下相図について微視的に調べた。NMRデータから、反強磁性伝搬ベクトル$$q$$に依らない単一サイト近藤効果の特徴的温度スケール$$T_0$$を導出した。圧力下の反強磁性臨界点において$$T_0$$の発散的異常は見られず、重い電子系の典型的なDoniach描像と矛盾しない結果が得られた。

論文

Pseudo-triplet 5$$f$$ electron state in the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 青木 大*; Griveau, J.-C.*; 大槻 純也*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.024707_1 - 024707_6, 2020/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.024707
 被引用回数：3 パーセンタイル：31.18(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$の擬三重項5$$f$$電子基底状態を明らかにした。主に$$|0rangle$$からなる一重項基底状態$$Gamma_{t1}$$の$$Delta E=49$$,K上に、$$|pm1rangle$$が主要な成分の二重項第一励起状態$$Gamma_{t5}$$を仮定することで帯磁率の温度依存性が説明できる。磁化曲線は擬スピン$$J$$=1の局所有効ハミルトニアン$$DJ_z^2$$($$D=Delta E$$)で説明でき、これは四極子演算子$$O_{20}$$と等価である。比熱は擬三重項を反映してエントロピーがR$$ln3$$となるように規格化した近藤モデルによって理解でき、近藤温度$$T_{rm K}=55$$,Kは分裂幅$$Delta E=49$$,Kと同程度であり、多チャンネル近藤効果を示しうる二重項$$Gamma_{t5}$$が含まれた擬三重項が重い電子状態と超伝導を担っていることが明らかになった。

論文

High-field phase diagram of the heavy-fermion metal CeIn$$_3$$; Pulsed-field NMR study on single crystals up to 56 T

徳永 陽; Orlova, A.*; Bruyant, N.*; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 比嘉 野乃花; et al.

Physical Review B, 99(8), p.085142_1 - 085142_5, 2019/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.085142
 被引用回数：6 パーセンタイル：27.67(Materials Science, Multidisciplinary)

CeIn$$_3$$は正方晶の結晶構造を持ち、圧力下で反強磁性秩序が抑えられ、同時にその近傍で超伝導が出現する代表的な重い電子系超伝導体の一つである。本研究ではパルス強磁場NMRを用いて、強磁場下で出現する磁場誘起量子臨界点近傍の電子状態の微視的研究を行った。その結果、45テスラ以上の磁場領域においても基本的な磁気構造には変化がないことが微視的観点から初めて確認された。

論文

Revising the 4${it f}$ 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 $$4f$$ ground state symmetry of the pressure-induced superconductor CeCu$$_2$$Ge$$_2$$ probed by soft X-ray absorption and hard X-ray photoemission spectroscopy. The revised Ce $$4f$$ 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 $$Sigmamathchar`-{rm type}$$ 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 CeCu$$_2$$Si$$_2$$, we propose that the charge distribution along the $$c$$-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${it f}$-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

Josephson effect and point-contact spectroscopy studies of the anomaly observed in the superconducting state of the heavy-fermion compound UBe$$_{13}$$

郷地 順; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 84(9), p.094714_1 - 094714_5, 2015/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.84.094714
 被引用回数：2 パーセンタイル：20.46(Physics, Multidisciplinary)

A heavy Fermion compound UBe$$_{13}$$ shows superconductivity below 0.9 K. Earlier study detected an anomaly at 0.7 K deep within the superconducting phase, which was attributed to an additional magnetic phase transition. In this paper, Josephson effect and point-contact spectroscopy have been used to investigate the anomaly in detail. The increase of the Josephson critical current and a continuous drop of the zero-bias conductivity below 0.7 K strongly suggest an enhancement of superconducting order parameter rather than magnetic effects.

論文

Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu$$_2$$Si$$_2$$

山下 卓也*; 下山 祐介*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 住吉 浩明*; 藤本 聡*; Levchenko, A.*; 芝内 孝禎*; et al.

Nature Physics, 11(1), p.17 - 20, 2015/01

https://doi.org/10.1038/nphys3170
 被引用回数：49 パーセンタイル：89.24(Physics, Multidisciplinary)

Observation of a colossal Nernst signal is reported. URu$$_2$$Si$$_2$$ is known as a heavy fermion superconductor. The superconductivity coexists with the so-called hidden-order phase. The Nernst coefficient is enhanced by as large as million times over the theoretically expected value within the standard framework of superconducting fluctuations. Moreover, contrary to the conventional wisdom, the enhancement is more significant with the reduction of the impurity scattering rate. This anomalous Nernst effect intimately reflects the highly unusual superconducting state in URu$$_2$$Si$$_2$$.

論文

Josephson effect between UPt$$_3$$ and conventional superconductors under pressure

郷地 順*; 住山 昭彦*; 山口 明*; 本山 岳*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011067_1 - 011067_6, 2014/06

https://doi.org/10.7566/JPSCP.3.011067

The Josephson critical current $$I_{rm c}$$ between a single crystal UPt$$_3$$ and conventional superconductors has been measured under pressure. The observation of $$I_{rm c}$$ well above the critical pressure 0.25 GPa, together with a Fraunhofer-like pattern in the magnetic field modulation of $$I_{rm c}$$ indicates that the Josephson effect is allowed in the superconducting state of UPt$$_3$$.

論文

Magnetism and superconductivity in CePt$$_3$$Si probed by muon spin relaxation

髭本 亘; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 大貫 惇睦; 幸田 章宏*; Saha, S. R.*; 大石 一城; 門野 良典*

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.180 - 182, 2006/08

ミュオンスピン回転,緩和法を用いて調べた多結晶CePt$$_3$$Siの磁性,磁場侵入長及びナイトシフト測定の結果について報告する。ゼロ磁場中では試料の全体積において磁性が観測された。また17kOeにおいて20mKまでの範囲で測定したミュオンナイトシフトでは3つの異なるナイトシフトが観測された。この結果に基づいた超伝導電子対の対称性についての議論を行う。

論文

Thermodynamics Investigation on pressure-induced superconductor CeNiGe$$_3$$ by ac calorimetry

立岩 尚之; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟; 中島 美帆*; Thamizhavel, A.*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.174 - 176, 2006/08

われわれは重い電子系圧力誘起超伝導物質の研究を熱電対を用いた高圧下交流比熱測定を通して行ってきた。この手法では高精度の測定が可能であり、超伝導転移温度などが精密に決定することができる。本会議では、CePt$$_3$$Si, CeNiGe$$_3$$, UIrなどの圧力誘起超伝導物質についてわれわれの最近の研究結果を報告する。研究の結果得られた圧力相図を示し、これらの物質の磁性と超伝導の関係について議論する。

論文

Direct observation of a quasiparticle band in CeIrIn$$_5$$; An Angle-resolved photoemission spectroscopy study

藤森 伸一; 藤森 淳; 島田 賢也*; 成村 孝正*; 小林 健一*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; 播磨 尚朝*; 宍戸 寛明*; 池田 修悟; et al.

Physical Review B, 73(22), p.224517_1 - 224517_5, 2006/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.224517
 被引用回数：45 パーセンタイル：82.53(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体CeIrIn$$_5$$に対して、高分解能4$$d$$-4$$f$$共鳴角度分解光電子分光を行った。Ce 4$$f$$共鳴スペクトルには、約30meVの分散を持つ準粒子バンドが観測された。この結果は、この化合物において、Ce 4$$f$$電子は局在した成分がほとんど支配的であるものの、小さな遍歴成分が存在し、この成分が超伝導を担っていることを示している。

論文

Anomalous magnetic correlations in heavy fermion Pauli paramagnet UIr$$_3$$B$$_2$$; $$^{11}$$B NMR study

藤本 達也; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.997 - 998, 2006/05

https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.01.382
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Condensed Matter)

UIr$$_3$$B$$_2$$の電子相関を明らかにするため、われわれは純良単結晶を用いた$$^{11}$$B原子核のFourier変換NMRを行った。Knightシフト及び核スピン-格子緩和時間の解析から、$$T^{*} simeq 50$$K以上の温度領域で強磁性相関が発達していることを明らかにした。また、$$T^{*}$$以下の温度になると、磁気ダイナミックスの様相が変化し、高温で見られた強磁性相関が抑制される一方で反強磁性相関が新たに出現することがわかった。基底状態における強磁性相関と反強磁性相関の共存を説明するために、われわれは結晶構造の特異性に由来する1次元f電子物性の可能性を提案した。

論文

Soft X-ray synchrotron radiation photoemission study on uranium compounds

藤森 伸一; 寺井 恒太; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 村松 康司; 藤森 淳; 山上 浩志*; 池田 修悟; 松田 達磨; et al.

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.995 - 996, 2006/05

https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.01.506
 被引用回数：2 パーセンタイル：12.58(Physics, Condensed Matter)

現在、その高いバルク敏感性から、軟X線を用いた光電子分光実験が注目を集めている。われわれはSPring-8からの軟X線放射光を用いてウラン化合物に対する放射光光電子分光実験を行った。遍歴的なウラン化合物UFeGa$$_5$$とUSb$$_2$$のバンド構造及びフェルミ面の導出を行い、バンド計算との比較を行った。また、重い電子系化合物UPd$$_2$$Al$$_3$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$に対する実験も行った。UPd$$_2$$Al$$_3$$では、U 5$$f$$電子状態の温度変化が観測された。

論文

Magnetic structure and crystal field excitation in heavy fermion superconductor CePt$$_{3}$$Si

目時 直人; 金子 耕士; 松田 達磨; Galatanu, A.; 竹内 徹也*; 橋本 信*; 植田 泰輝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦*; Bernhoeft, N.*

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.383 - 385, 2005/06

https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.01.070
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.23(Physics, Condensed Matter)

反強磁性と超伝導の共存が期待される重い電子系超伝導体CePt$$_{3}$$Siの中性子散乱による研究を行った。c面に平行かつ強磁性的に配列したCeの磁気モーメントがc軸方向に反強磁性的に積層した磁気構造を示すことを明らかにした。磁気モーメントは0.3$$mu$$$$_{B}$$と近藤効果のためかなり縮んでいる。この磁気構造はスピン一重項及び三重項状態が共存しているとする主張と矛盾しない。1.4meV及び24meVに明確な結晶場励起を観察し、この物質が4f電子の局存的性格と重い電子系超伝導が共存する非常に興味深い系であることを明らかにした。帯磁率の異方性と合わせて考えると、結晶場順位は$$Gamma$$$$_{7}$$基底状態,$$Gamma$$$$_{6}$$, $$Gamma$$$$_{7}$$が第一及び第二励起状態であると決定された。このうち基底状態を第一励起状態は立方晶$$Gamma$$$$_{8}$$四重項が弱い正方晶対称性によって1.4meVとわずかに分裂したと理解される。

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