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論文

Electronic structure of UTe$$_2$$ studied by photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 川崎 郁斗; 竹田 幸治; 山上 浩志; 仲村 愛*; 本間 佳哉*; 青木 大*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(10), p.103701_1 - 103701_5, 2019/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:23.32(Physics, Multidisciplinary)

The electronic structure of the unconventional superconductor $$mathrm{UTe_2}$$ was studied by resonant photoelectron spectroscopy (RPES) and angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES) with soft X-ray synchrotron radiation. The partial $$mathrm{U}~5f$$ density of states of $$mathrm{UTe_2}$$ were imaged by the $$mathrm{U}~4d$$ - $$5f$$ RPES and it was found that the $$mathrm{U}~5f$$ state has an itinerant character, but there exists an incoherent peak due to the strong electron correlation effects. Furthermore, an anomalous admixture of the $$mathrm{U}~5f$$ states into the $$mathrm{Te}~5p$$ bands was observed at a higher binding energy, which cannot be explained by band structure calculations. On the other hand, the band structure of $$mathrm{UTe_2}$$ was obtained by ARPES and its overall band structure were mostly explained by band structure calculations. These results suggest that the $$mathrm{U}~5f$$ states of $$mathrm{UTe_2}$$ have itinerant but strongly-correlated nature with enhanced hybridization with the $$mathrm{Te}~5p$$ states.

論文

Odd-parity electronic multipolar ordering in URu$$_2$$Si$$_2$$; Conclusions from Si and Ru NMR measurements

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 比嘉 野乃花; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; Walstedt, R. E.*; 播磨 尚朝*

Physical Review B, 97(23), p.235142_1 - 235142_10, 2018/06

AA2018-0180.pdf:1.09MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:19.75(Materials Science, Multidisciplinary)

We report $$^{29}$$Si and $$^{101}$$Ru NMR measurements on high-quality, single-crystal URu$$_2$$Si$$_2$$ samples with a residual resistivity ratio RRR$$sim$$70. Our results show that the Si and Ru sites exhibit 4-fold electronic symmetry around the $$c$$-axis in the hidden-order state. A previously observed 2-fold contribution of Si NMR linewidth is concluded to be due to extrinsic magnetic centers. Since the U and Si sites are aligned along the $$c$$-axis, we conclude further that the electronic state shows 4-fold symmetry around the U site below the hidden-order transition. From this observed local symmetry, possible space groups for the hidden-order state are $$P4/nnc$$ or $$I4/m$$, based on group theoretical considerations. Since the order vector is considered to be $$Q=(001)$$, the hidden-order state is then found to be $$P4/nnc$$ with rank 5 odd-parity, i.e. electric dotriacontapolar order.

論文

Magnetoresistance and Hall effect of antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$

芳賀 芳範; 松本 裕司*; Pospisil, J.; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 山村 朝雄*; Fisk, Z.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(1), p.012015_1 - 012015_4, 2017/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:48.92

Transport characteristics of an antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$ are studied. The antiferromagnetic transition leads to a formation of a gap on the Fermi surface as demonstrated by a hump in the resistivity behavior as a function of temperature. Hall effect, magnetoresistance and de Haas-van Alphen study consistently demonstrate a small carrier concentration in the antiferromagnetic state suggesting that majority of the Fermi surface vanishes.

論文

Reentrant superconductivity driven by quantum tricritical fluctuations in URhGe; Evidence from $$^{59}$$Co NMR in URh$$_{0.9}$$Co$$_{0.1}$$Ge

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 荒木 新吾*

Physical Review Letters, 114(21), p.216401_1 - 216401_5, 2015/05

 被引用回数:35 パーセンタイル:9.82(Physics, Multidisciplinary)

ウラン化合物URhGeでは、磁場でいったん壊された超伝導が、ある特定の方向にさらに強い磁場かけると、再び出現するという特異な超伝導現象が見つかっていたが、その詳細なメカニズムはこれまでわかっていなかった。今回の研究では、物質にかける磁場の強さと方向を変えながら、核磁気共鳴法を用いてCoを一部置換したURhGeの電子状態の変化を調べた。その結果、超伝導が出現する約13Tの臨界磁場領域において、物質内部の磁気的ゆらぎが著しく増大していることが明らかになった。この結果は、強い磁場が量子相転移の三重臨界点近傍において物質内の磁化のゆらぎを増大させ、その増大によって超伝導状態が安定化されていることを示している。強い磁場は超伝導を壊してしまうため、これまで超伝導の応用にとっては好ましくないものでしかなかったが、今回見つかったメカニズムでは、むしろ強い磁場が超伝導を誘起している。今後、磁場で制御するウラン化合物の新たな機能性の解明や、強磁場下で動作する超伝導デバイスへの応用が期待される。

論文

Pressure-temperature-field phase diagram in the ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$

荒木 新吾*; 林田 みなみ*; 西海 尚人*; 眞鍋 博紀*; 池田 陽一*; 小林 達生*; 村田 惠三*; 稲田 佳彦*; Wi$'s$niewski, P.*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 84(2), p.024705_1 - 024705_8, 2015/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.36(Physics, Multidisciplinary)

Pressure-temperature-field phase diagram and quantum fluctuation effect are investigated in the itinerant ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$. The zero-temperature ferromagnetic-to-paramagnetic transition is located at $$P_{rm c}$$ $$sim$$ 4.0 GPa. The tricritical point exists at 3.8 GPa and 32 K, where the ferromagnetic transition changes from second- to first-order. A prominent quantum fluctuation effect was observed in resistivity behavior new the tricritical point.

論文

Resonant magnetic X-ray scattering study of UPd$$_2$$Al$$_3$$

石井 賢司; 葛下 かおり; 村上 洋一; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.102 - 104, 2006/08

UPd$$_2$$Al$$_3$$$$T_N$$=14.5K以下で生じる反強磁性秩序と$$T_c$$=2K以下での超伝導が共存する興味深い物質である。共鳴X線磁気散乱により磁性と超伝導の結合を議論するためにも、$$T_c$$を越える実験の前に、それぞれの吸収端での共鳴の性質を知っておく必要がある。そのために、われわれは$$T_c < T < T_N$$においてUの$$M_1$$から$$M_4$$吸収端までの吸収端での共鳴X線磁気散乱の測定を行った。$$M_4$$吸収端での非常に大きな共鳴に加えて、$$3p_{1/2}$$から$$6d$$への遷移に対応する$$M_2$$吸収端でも共鳴が観測された。一方、$$M_1$$及び$$M_3$$吸収端での共鳴は小さいものであった。

論文

Soft X-ray magnetic circular dichroism study of ferromagnetic uranium compounds

岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 斎藤 祐児; 岡本 淳*; 間宮 一敏*; 村松 康司*; 藤森 淳; 落合 明*; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.105 - 106, 2006/08

ウラン化合物では、5f電子が遍歴・局在性の中間的な性質を持つことから、非常に多様な磁性を示す。そのメカニズムの解明のためには、スピンモーメントと軌道モーメントを分離して定量的に定めることが非常に重要な情報となる。軟X線領域の放射光を利用したX線吸収磁気円二色性(XMCD)測定は、スピンモーメントと軌道モーメントを分離して実験的に求める最も有力な実験手法の一つである。われわれはこれまでに典型的な強磁性化合物であるU$$X_{mathrm{c}}$$($$X_{mathrm{c}}$$ = S, Se, Te), UGe$$_2$$, UFe$$_2$$についてU $$N_{4,5}$$吸収端、並びにU $$N_{2,3}$$吸収端でのXMCDを測定した。その結果、強磁性ウラン化合物のスピンモーメントと軌道モーメントの比についての傾向を見いだした。

論文

Soft X-ray magnetic circular dichroism study of UFe$$_2$$

岡根 哲夫; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 寺井 恒太; 斎藤 祐児; 村松 康司; 藤森 淳; 芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.959 - 960, 2006/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.57(Physics, Condensed Matter)

立方晶ラーベス相化合物UFe$$_2$$は遍歴的な5f電子が磁性に関与する典型的物質の一つとして興味が持たれる。この物質のU原子の持つ非常に小さい磁気モーメントについては、同じ程度の大きさの軌道成分とスピン成分とが互いに逆向きに相殺し合うことによって実現されているという理論的予測が出されている。この点を実験的に確証するために、UFe$$_2$$について軟X線吸収磁気円二色性測定実験を行い、この物質のU 5f電子並びにFe 3d電子の持つ磁気モーメントの大ききをスピン成分と軌道成分を分離して定量的に求めた。

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

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.3(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

Itinerant U 5$$f$$ band states in the layered compound UFeGa$$_5$$ observed by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

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*; 常盤 欣文*; 池田 修悟; et al.

Physical Review B, 73(12), p.125109_1 - 125109_6, 2006/03

 被引用回数:19 パーセンタイル:33.98(Materials Science, Multidisciplinary)

常磁性体UFeGa$$_5$$に対して軟X線放射光($$hnu$$=500eV)を用いた角度分解光電子分光実験を行い、この化合物のバルクU 5$$f$$電子状態に敏感な電子状態を調べた。実験結果をU 5$$f$$電子を遍歴として取り扱ったLDAバンド計算と比較したところ、両者の一致は定性的なものであったが、フェルミ面の形状はよく再現された。この結果は、この化合物におけるU 5$$f$$電子は基本的に遍歴モデルで理解されることを示している。

論文

Electronic properties of transuranium compounds with HoCoGa$$_5$$-type tetragonal crystal structure

眞榮平 孝裕*; 堀田 貴嗣; 上田 和夫*; 長谷川 彰*

New Journal of Physics (Internet), 8(2), p.24_1 - 24_20, 2006/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:33.07(Physics, Multidisciplinary)

相対論的バンド計算手法を用いて、NpTGa$$_5$$, PuTGa$$_5$$, AmCoGa$$_5$$(Tは遷移金属原子)のエネルギーバンド構造及びフェルミ面を調べた。これらの物質に共通の性質として、フェルミ準位近傍のエネルギーバンドは、5f電子とGaの4p電子の大きな混成によって生じる。PuCoGa$$_5$$(T=Co, Rh, Ir)に対しては、大きな体積を持つ複数枚の円筒状フェルミ面が得られた。NpFeGa$$_5$$, NpCoGa$$_5$$, NpNiGa$$_5$$のフェルミ面はそれぞれ、細かい点を別にすれば、UCoGa$$_5$$, UNiGa$$_5$$, PuCoGa$$_5$$のそれに形状がよく似ている。AmCoGa$$_5$$のフェルミ面は、大きな体積を持つ円筒状の電子フェルミ面と小さな閉じたホール面から構成されるが、これはPuCoGa$$_5$$のフェルミ面構造とよく似ている。これらの類似性は、バンド構造が物質ごとにほとんど変化しないままフェルミ準位のみが変化する、という描像で理解される。

論文

Anisotropic superconducting gap in transuranium superconductor PuRhGa$$_{5}$$; Ga NQR study on a single crystal

酒井 宏典; 徳永 陽; 藤本 達也; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 安岡 弘志; 青木 大*; 本間 佳哉*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 74(6), p.1710 - 1713, 2005/06

 被引用回数:77 パーセンタイル:8.78(Physics, Multidisciplinary)

超伝導転移温度$$T_{c}$$が約9Kの超ウラン化合物超伝導体PuRhGa$$_{5}$$の単結晶を用いて、$$^{69,71}$$Ga核磁気共鳴実験を行った。約29.15MHzに$$4i$$-Gaサイトに相当する$$^{69}$$Ga核NQR信号を観測した。そのNQRラインを用いて核磁気緩和率$$1/T_{1}$$を測定した結果、この系では$$T_{c}$$直下に通常観測されるべきコヒーレンスピークが無いこと、及び、$$T_{c}$$以下で$$T^{3}$$に従うような温度依存性を示すことを明らかにした。この結果は、PuRhGa$$_{5}$$が異方的超伝導ギャップを有することを強く支持する。また、そのギャップの値と超伝導状態における残留密度比をフィットから見積もった。

論文

$$^{31}$$P-NMR study of the uranium-based filled skutterudite compound UFe$$_4$$P$$_{12}$$

徳永 陽; 松田 達磨; 酒井 宏典; 加藤 治一*; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; 安岡 弘志

Physical Review B, 71(4), p.045124_1 - 045124_5, 2005/01

 被引用回数:10 パーセンタイル:54.78(Materials Science, Multidisciplinary)

UFe$$_4$$P$$_{12}$$は、良質な単結晶の得られる唯一のU系充填スクッテルダイト化合物であり、低温で電気抵抗は絶縁体的な温度依存性を示し、帯磁率は3Kにおいて強磁性転移を示す。本研究はこの新しいスクッテルダイト化合物の電子状態を微視的観点から明らかにするため、この物質における初めてのNMR測定を行った。単結晶試料を用いてP核の位置における超微細磁場の磁場角度依存性を詳細に測定し、その結果がウランの5f電子の局在状態を仮定した双極子磁場の計算結果とよく一致することを示した。さらにスピン-格子緩和時間を測定し、その温度及び磁場依存性が局在的な5f電子の描像で定性的に理解できることを示した。

論文

Direct observation of $$^{235}$$U NMR in an itinerant 5${it f}$ electron system, USb$$_{2}$$

加藤 治一*; 酒井 宏典; 生嶋 健司*; 神戸 振作; 徳永 陽; 青木 大*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; 安岡 弘志; Walstedt, R. E.

Journal of the Physical Society of Japan, 73(8), p.2085 - 2088, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:42.37(Physics, Multidisciplinary)

遍歴反強磁性体であるUSb$$_{2}$$の反強磁性状態で$$^{235}$$U核と$$^{121}$$Sb, $$^{123}$$Sb核のNMRを直接観測した。$$^{235}$$U NMRの1/2$$<$$-$$>$$-1/2遷移の共鳴周波数が217.2MHzであることを数々の方法で確認した。また$$^{235}$$U核の超微細相互作用定数は147T/mBであることがわかった。これは金属間ウラン化合物で$$^{235}$$U NMRが観測された初めての例である。

論文

Pressure effect on antiferromagnetic ordering in UPb$$_3$$

芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; 中島 美帆*; 青木 大*; 大貫 惇睦*; 辺土 正人*; 上床 美也*

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1239 - 1242, 2003/02

UX$$_3$$型ウラン化合物(X=Si, Ge, Sn, Pb)は、パウリ常磁性,スピン揺動,反強磁性と多彩な基底状態をとる。この中で、UPb$$_3$$は、転移温度32Kの反強磁性体であり、低温で大きな電子比熱係数が110mJ/K$$^2$$molを示す重い電子系化合物である。われわれはこの物質について8GPaまでの圧力下で電気抵抗を測定した。ネール温度($$T_{rm N}$$)は、圧力とともに増大し、3GPaで最大となる。その後、加圧とともに減少する。また、われわれは新たに、圧力で誘起された電気抵抗異常を発見した。この転移は$$T_{rm N}$$以下の温度で起こり、電気抵抗の急激な減少を伴う。今回の実験での最大圧力8GPaでも反強磁性は依然として残っており、これが完全に消失する臨界圧力は12GPaと見積られる。

論文

Magnetic structure, phase diagram, and a new type of spin-flop transition dominated by higher order interaction in a localized 5$$f$$ system U$$_{3}$$Pd$$_{20}$$Si$$_{6}$$

小池 良浩; 目時 直人; 芳賀 芳範; McEwen, K. A.*; 神木 政史*; 山本 竜之介*; 阿曽 尚文*; 立岩 尚之*; 小松原 武美*; 木村 憲彰*; et al.

Physical Review Letters, 89(7), p.077202_1 - 077202_4, 2002/08

 被引用回数:7 パーセンタイル:51.46(Physics, Multidisciplinary)

局在5f電子系ウラン金属間化合物U$$_{3}$$Pd$$_{20}$$Si$$_{6}$$の磁気構造,磁気相図,新しい機構に基づくメタ磁性転移を、原研が開発した液体ヘリウムフリー中性子散乱実験用10Tマグネット及び希釈冷凍機を用いた中性子回折実験によって明らかにした。基底状態では4aサイトの強磁性秩序と8cサイトの反強磁性秩序状態が、ウランスピンが平行になるように結合していることが明らかになった。この物質におけるサイト間ハイゼンベルグ交換相互作用はキャンセルしている。そのため、この磁気構造が安定化するためには、より高次の相互作用が必要であることが明らかになった。その起源として最も可能性が高いのは、結晶構造及び磁気構造から4体の交換相互作用と考えられる。5f電子系においては4体相互作用はいまだかつて観察された報告例がなく、交換相互作用のキャンセルと、サイト間の結合に伴うフラストレーションによって生じた強い磁気揺らぎによって4体相互作用が顕著に現れたと結論できる。

論文

$$^{238}$$U M$"o$ssbauer study on the 5f-quadrupoles in uranium-based intermetallics

筒井 智嗣*; 中田 正美; 那須 三郎*; 本間 徹生*; 常盤 欣文; 青木 大*; Wisniewski, P.*; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Hyperfine Interactions, 141/142(1-4), p.237 - 242, 2002/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.21

多くのウラン化合物についてメスバウア分光測定を行い、電子状態を反映した四極子分裂を観測した。

論文

Neutron diffraction study of antiferromagnetic order in UGa$$_{3}$$ under pressure

中村 充孝; 小池 良浩; 目時 直人; 加倉井 和久; 芳賀 芳範; Lander, G. H.; 青木 大*; 大貫 惇睦

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 63(6-8), p.1193 - 1196, 2002/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:38.63

5f電子系が有する特異な性質により、ウラン化合物では今までに見られないような多彩な物理が現象として現れる。本研究では、UGa$$_{3}$$の高圧下中性子回折実験を行った結果、新たな知見が得られたので発表,説明した。具体的には、反強磁性転移温度(ネール温度)が加圧により減少することを見いだした。この事実はUGa$$_{3}$$の遍歴磁性を裏付けるものである。また、加圧によってドメイン構造の再配列が誘起されることを見いだした。この実験事実から、これまで未解決の問題であったUGa$$_{3}$$の磁気モーメントの方向について定量的な評価を行い、重要な知見を得ることに成功した。

論文

Magnetic properties of a pressure-induced superconductor UGe$$_{2}$$

立岩 尚之*; 花園 勝巳*; 小林 達生*; 天谷 喜一*; 井上 鉄太郎*; 金道 浩一*; 小池 良浩; 目時 直人; 芳賀 芳範; 摂待 力生*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 70(10), p.2876 - 2879, 2001/10

 被引用回数:57 パーセンタイル:13.27(Physics, Multidisciplinary)

圧力誘起超伝導体UGe$$_{2}$$の磁気的性質を、圧力下における磁化測定,中性子散乱によって求めた。その結果、圧力によって強磁性転移温度以下の異常T$$^{*}$$が非常に明瞭になることを、確認した。またT$$^{*}$$の異常が消失する圧力で超伝導転移温度が最大になっており、この転移に関係する何らかの揺らぎが超伝導の起源になっている可能性が高い。またT$$^{*}$$の異常が消失する圧力異常で容易軸に平行に磁場をかけると、磁化にとびが現れるメタ磁性転移を示し、T$$^{*}$$以下の相が磁場によって誘起されることを発見した。さらに、圧力,磁場,温度に対してUGe$$_{2}$$の詳細な磁気及び超伝導相図を明らかにすることができた。

論文

Neutron scattering studies on heavy fermion superconductors

目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.11 - 13, 2001/05

重い電子系超伝導体UPd$$_{2}$$Al$$_{3}$$において超伝導転移温度T$$_{c}$$以下で反強磁性ピーク強度が1%減少することを観察した。これは磁気及び超伝導秩序変数の結合によって理解できる。同じ現象をUPt$$_{3}$$,URu$$_{2}$$Si$$_{2}$$,及びUNi$$_{2}$$Al$$_{3}$$でも観察し、これが重い電子系超伝導体の特徴的な現象であること、またピーク強度の減少と磁気モーメントの大きさに相関があることを明らかにした。T$$_{c}$$以下で磁気励起スペクトルに0.4MeVのギャップが生じることを発見した。これは2k$$_{B}$$T$$_{c}$$に相当し、BCS理論の3.5k$$_{B}$$T$$_{c}$$より小さい。ギャップはT$$_{c}$$以下0から連続的に増加し、H$$_{c2}$$以上の磁場で消失する。これらの結果から超伝導ギャップであると結論した。ギャップの大きさは波数に依存し、この化合物の異方的ギャップを反映していると思われる。より高エネルギーのスピン波励起(10k$$_{B}$$T$$_{c}$$)についてもT$$_{c}$$近傍で超伝導に関係する異常が観察された。またURu$$_{2}$$Si$$_{2}$$において圧力下で磁気モーメントが増大することを発見した。

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