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論文

Multipole polaron in the devil's staircase of CeSb

新井 陽介*; 黒田 健太*; 野本 拓也*; Tin, Z. H.*; 櫻木 俊輔*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 黒川 輝風*; 木下 雄斗*; Zhang, W.-L.*; et al.

Nature Materials, 21(4), p.410 - 415, 2022/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:83.04(Chemistry, Physical)

Low-energy electronic structures of CeSb which shows multiple phase transitions known as devil's staircase were examined by combination of laser angle-resolved photoemission, Raman and neutron scattering spectroscopies. A new type of electron-boson coupling between the mobile electrons and quadrupole CEF-excitations of the 4f orbitals was found. The coupling is exceedingly strong and exhibits anomalous step-like enhancement during the devil's staircase transition, unveiling a new type of quasiparticle, named multipole polaron.

論文

Devil's staircase transition of the electronic structures in CeSb

黒田 健太*; 新井 陽介*; Rezaei, N.*; 國定 聡*; 櫻木 俊輔*; Alaei, M.*; 木下 雄斗*; Bareille, C.*; 野口 亮*; 中山 充大*; et al.

Nature Communications (Internet), 11, p.2888_1 - 2888_9, 2020/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:68.19(Multidisciplinary Sciences)

Solids with competing interactions often undergo complex phase transitions. Among them, CeSb is the most famous material where a number of the distinct magnetic phases called devil's staircase appear. We observed the electronic structure evolution across the devil's staircase transitions using bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy.

論文

Experimental determination of the topological phase diagram in Cerium monopnictides

黒田 健太*; 越智 正之*; 鈴木 博之*; 平山 元昭*; 中山 充大*; 野口 亮*; Bareille, C.*; 明比 俊太朗*; 國定 聡*; 室 隆桂之*; et al.

Physical Review Letters, 120(8), p.086402_1 - 086402_6, 2018/02

 被引用回数:33 パーセンタイル:90.28(Physics, Multidisciplinary)

We use bulk-sensitive soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy and investigate bulk electronic structures of Ce monopnictides (CeX; X=P, As, Sb and Bi). By exploiting a paradigmatic study of the band structures as a function of their spin-orbit coupling (SOC), we draw the topological phase diagram of CeX and unambiguously reveal the topological phase transition from a trivial to a nontrivial regime in going from CeP to CeBi induced by the band inversion.

論文

Comparative study of oxidation on Cu and Cu$$_{3}$$Au surfaces with a hyperthermal O$$_{2}$$ molecular beam

岡田 美智雄*; 盛谷 浩右; 福山 哲也*; 水谷 啓慶*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 笠井 俊夫*

Surface Science, 600(18), p.4228 - 4232, 2006/09

 被引用回数:19 パーセンタイル:64.24(Chemistry, Physical)

Cu$$_{3}$$Au(100)表面での超熱酸素分子ビームの解離吸着を放射光光電子分光で調べた。Cu$$_{3}$$Au表面での酸素吸着曲線をCuのそれと比較すると酸素分子の解離吸着がより活性障壁を持つ、すなわち、低反応性であることがわかった。低エネルギー電子線回折像(LEED)は清浄表面でC(2$$times$$2)であるが、超熱酸素分子ビームによる酸化によって1$$times$$1パターンに変化した。これは酸素の吸着で表面にCuが析出したためと解釈されている。

論文

Synchrotron radiation photoelectron emission study of SiO$$_{2}$$ film formed by a hyperthermal O-atom beam at room temperature

田川 雅人*; 十河 千恵*; 横田 久美子*; 鉢上 隼介; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, 44(12), p.8300 - 8304, 2005/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:22.43(Physics, Applied)

神戸大学が持つ酸素原子ビーム装置を用いてSi(001)基板上に室温で作製したシリコン酸化膜をSPring-8の原研軟X線ビームラインで光電子分光解析した。酸素原子ビームで作製したシリコン酸化膜では通常の熱酸化膜に比べてサブオキサイドが少ないことが明らかになった。

論文

Synchrotron radiation photoabsorption and photoemission spectroscopy for thermal-induced reoriented Si polymer

Nath, K. G.; 下山 巖; 関口 哲弘; 馬場 祐治

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.323 - 326, 2005/06

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.29(Spectroscopy)

放射光を使った光電子分光法とX線吸収分光法を用い、ポリジメチルシランポリマー{PDMS, [Si(CH$$_{3}$$)$$_{2}$$]$$_{n}$$}の電子状態と分子配向に対するレーザー加熱による効果を調べた。試料は高配向焼結グラファイト基板上にPDMS粉末を担持したものである。Si 1s励起のX線光電子分光測定及びSi-1s X線吸収端微細構造(NEXAFS)測定ともにアニーリングにより電子状態変化が起こるという結果が得られた。さらに角度依存NEXAFS測定を行った。その結果、アニーリング前には分子鎖はランダム配向であったのに対し、アニーリングにより生成した薄膜には強いSi-Si分子鎖配向が生じるという現象が見いだされた。

論文

N$$^{+}$$ビーム照射で形成したSi酸窒化膜における窒素化学結合状態の放射光X線光電子分光測定

鉢上 隼介; 寺岡 有殿

真空, 48(5), p.343 - 345, 2005/05

極薄シリコン酸化膜付きのシリコン単結晶基板に窒素イオンビームを照射してシリコン酸窒化膜を形成した。窒素イオンビームは質量選別されたN$$^{+}$$ビームである。運動エネルギーは約3keVである。照射量は6.3$$times$$10$$^{14}$$ions/cm$$^{2}$$である。これはSi(001)表面の原子密度にほぼ等しい。打ち込まれた窒素原子の化学結合状態を放射光を用いた光電子分光によって観察した。低密度の窒素イオン照射量であっても窒素の1s光電子スペクトルを四つの成分に分離することができた。N-1s光電子スペクトル形状の酸化膜厚依存性から各成分ピークの化学結合状態を推定した。

論文

高輝度かつ高エネルギー分解能放射光を用いた表面化学反応ダイナミクスの解析

寺岡 有殿

電気学会技術報告, (970), p.10 - 15, 2004/07

Si(001)表面は酸素分子によって酸化される。温度とガス圧をパラメータとして酸化膜形成,SiO脱離,その共存と反応様式は変化する。本研究によって酸素分子の持つ並進運動エネルギーも表面化学反応に影響を与える重要なパラメータであることが明らかにされてきた。室温における酸素分子の並進運動エネルギー誘起酸化,1000K以上の高温におけるSiO脱離反応に対する並進運動エネルギーの影響,900Kから1000Kの温度領域におけるSiO脱離と酸化膜形成の共存の反応機構について解説した。

報告書

Ti(0001)表面における超音速酸素分子ビーム誘起初期酸化反応

小川 修一*; 高桑 雄二*; 石塚 眞治*; 水野 善之*; 頓田 英機*; 本間 禎一*; 寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右; 鉢上 隼介

JAERI-Tech 2004-046, 25 Pages, 2004/06

JAERI-Tech-2004-046.pdf:2.51MB

Ti(0001)表面の初期酸化過程を調べるために、SPring-8のBL23SUに設置されている表面化学実験ステーションの表面化学反応分析装置を用いて、酸素分子の初期吸着係数の並進運動エネルギー依存性を調べた。その結果、酸素分子の並進運動エネルギーが増加すると初期吸着係数は単調に低下していくことが明らかとなった。また初期吸着係数の酸素分子ビーム入射角度依存性を調べた。その結果、初期吸着係数は分子ビームの入射角度に依存せず一定であることがわかった。以上のことからTi(0001)表面への酸素分子の解離吸着過程はTrapping-mediated dissociative adsorption機構で進行すると結論される。

論文

Tuning of dissociative-adsorption processes on Cu{1 0 0} by controlling the kinetic energy of the impinging O$$_{2}$$ molecule

岡田 美智雄*; 盛谷 浩右; 吉越 章隆; 寺岡 有殿; 中西 寛*; Di$~n$o, W. A.*; 笠井 秀明*; 笠井 俊夫*

Chemical Physics, 301(2-3), p.315 - 320, 2004/06

 被引用回数:14 パーセンタイル:43.06(Chemistry, Physical)

Cu(100)表面では酸素分子は解離吸着して0.5MLで飽和吸着に至る。2.3eVの並進運動エネルギーの酸素分子ビームを照射することにより、0.5ML以上に酸化が進行することが明らかになった。このときの吸着反応は被覆率に対して1次過程である。これは衝突誘起吸着が起こり、1個の酸素原子が分子から分かれて表面に吸着することを示している。一方、0.6eVの並進運動エネルギーでは2次過程であった。これは分子状解離吸着を意味している。

論文

High-resolution soft X-ray photoemission spectroscopy of spinel-type compound CuIr$$_{2}$$S$$_{4}$$

岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 村松 康司; 藤森 淳; 鈴木 博之*; 松本 武彦*; 古林 孝夫*; 磯部 雅朗*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272-276(Suppl.), p.e297 - e298, 2004/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:30.53(Materials Science, Multidisciplinary)

金属-絶縁体転移を示すスピネル・カルコゲナイドCuIr$$_{2}$$S$$_{4}$$の温度に依存した電子状態の変化を高分解能軟X線光電子分光により実験的に調べた。試料温度が転移温度以下になると、フェルミ準位近傍でギャップの形成が見られる一方、価電子帯全体の構造も高エネルギー側にシフトしていることが明らかになった。またIr 4${it f}$内殻準位の光電子スペクトルの形状は転移温度の上と下で非常に顕著な形状変化を示した。このことは金属-絶縁体転移に伴うIr 5${it d}$電子状態の変化に対応したものと考えられる。

論文

Soft-X-ray high-resolution photoemission study on the valence transitions in YbInCu$$_{4}$$

佐藤 仁*; 吉河 訓太*; 平岡 耕一*; 有田 将司*; 藤本 浩二*; 小島 健一*; 室 隆桂之*; 斎藤 祐児; 関山 明*; 菅 滋正*; et al.

Physical Review B, 69(16), p.165101_1 - 165101_6, 2004/04

 被引用回数:32 パーセンタイル:78.1(Materials Science, Multidisciplinary)

YbInCu$$_{4}$$の価電子帯の電子状態を励起エネルギー800eVを用いた高分解能光電子分光によって調べた。測定温度を50Kから40Kに下げると、42Kの価数転移に伴い、Yb$$^{2+}$$成分は著しく強度が増加し、一方Yb$$^{3+}$$成分の強度は減少した。Ybイオンの価数はこの光電子スペクトルから直接導出され、100Kにおいて約2.81であり、50Kまで徐々に減少し、40Kにおいて約2.68へ急激に変化した。これらの値は、これまでに報告されている検出深さの短い実験と比べて大きく、YbInCu$$_{4}$$の準表面状態の存在を示唆する。また、測定温度を50Kから40Kに下げると、Yb$$^{3+}$$成分の多重項構造が50meV程度高結合エネルギーに移動することが観測された。これは、Ybの4f準位に電子を加えるためのエネルギーの増加を反映していると考えられ、価数転移現象とよく対応する。

論文

超音速酸素分子線を用いたSi(001)表面の高温酸化過程における化学反応ダイナミクス

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右

真空, 47(4), p.301 - 307, 2004/04

Si(001)と酸素分子の高温における酸化反応の並進運動エネルギー効果について最近の研究成果を解説する。SiO分子の脱離収率の温度依存性,酸素の吸着曲線、及びシリコンの化学結合状態が並進運動エネルギーで変化することを述べる。酸化膜形成とSiO脱離が共存する化学反応過程に対する並進運動エネルギーの効果を議論する。

論文

Actively controlled oxidation of Cu{001} with hyperthermal O$$_{2}$$ molecular beam

岡田 美智雄*; 盛谷 浩右; 後藤 征士郎*; 笠井 俊夫*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

Journal of Chemical Physics, 119(14), p.6994 - 6997, 2003/10

 被引用回数:42 パーセンタイル:79.37(Chemistry, Physical)

超熱エネルギーの酸素分子ビームを用いたCu(001)の酸化反応が放射光によるX線光電子分光法で研究された。酸化の効率は酸素ガスを用いた場合よりも大きい。2.3eVの酸素ビームを用いると0.5MLよりもさらに酸化は進むが、その効率は非常に小さい。そのような遅い酸化は表面と分子の衝突によって誘起される吸着機構によって起こる。その解離吸着反応の反応速度はラングミュア型吸着における一次の速度論で記述される。

論文

Oxidation of aqueous HF-treated Si(001) surface induced by translational kinetic energy of O$$_{2}$$ at room temperature

吉越 章隆; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(9A), p.5749 - 5750, 2003/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.05(Physics, Applied)

O$$_{2}$$の並進運動エネルギーによって誘起されるHF溶液によって処理したSi(001)表面の室温酸化を放射光光電子分光法と超音速分子線技術によって調べた。室温において、0.04eVの並進運動エネルギーでは、酸化は進まないことが分かった。一方、3.0eVの並進運動エネルギーの場合は、Si$$^{1+}$$, Si$$^{2+}$$及びSi$$^{3+}$$ を含む最大Si$$^{4+}$$まで酸化が進むことが明らかとなった。最終的な酸化膜厚が0.26nmであることから、最表面のSi原子が酸化していることが明らかとなった。

論文

リアルタイム光電子分光による極薄チタニウム酸化膜形成過程の「その場」観察

高桑 雄二*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 寺岡 有殿

化学工業, 54(9), p.687 - 692, 2003/09

Ti(0001)表面が酸素ガスによって酸化される様子を実時間その場光電子分光観察した結果について解説する。Ti-2p光電子スペクトルが金属TiからTiO$$_{2}$$に変化する様子から各酸化成分の時間変化が明らかとなった。

論文

SiO mass spectrometry and Si-2p photoemission spectroscopy for the study of oxidation reaction dynamics of Si(001) surface by supersonic O$$_{2}$$ molecular beams under 1000 K

寺岡 有殿; 吉越 章隆; 盛谷 浩右

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4671 - 4675, 2003/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:20.66(Physics, Applied)

Si(001)のO$$_{2}$$分子による酸化反応を860Kから1300Kの温度範囲で、かつ、O$$_{2}$$分子の運動エネルギーが0.6eVから3.0eVの範囲で研究した。表面分析には放射光光電子分光法を用いた。Si-2p光電子スペクトルを分子線を照射しながら実時間測定し、その温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。また、酸素同位体(質量数18の酸素)からなるO$$_{2}$$分子を用いて脱離するSiO分子を質量分析器で検出して脱離収率の温度依存性と運動エネルギー依存性を測定した。その結果、1000K以下では酸化膜形成とエッチングが共存し、同じ温度でもエッチング,酸化膜形成,両者共存の反応様式が運動エネルギーによって決まることが明らかとなった。

論文

Real-time observation of initial stage on Si(001) oxidation studied by O-1s photoemission spectroscopy using synchrotron radiation

吉越 章隆; 盛谷 浩右; 寺岡 有殿

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 42(7B), p.4676 - 4679, 2003/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:5.81(Physics, Applied)

Si(001)表面のO$$_{2}$$ガスによる熱酸化は、表面科学の基礎的理解として興味深い反応系であり、SiO$$_{2}$$/Si(001)界面形成という応用上も重要である。これまでの実時間光電子分光実験は、ある一つ固定したエネルギーの光電子ピークに注目して、その強度の時間変化が調べられてきた。そこでわれわれは、1$$times$$10$$^{-4}$$PaのO$$_{2}$$ガスにおけるSi(001)表面の熱酸化初期状態の時間変化を、O-1s光電子スペクトルをリアルタイムで測定することにより調べた。実験は、SPring-8の軟X線ビームラインBL23SUに設置した表面反応分析装置(SUREAC2000)により行った。基板温度855K及び955KにおけるO-1s光電子スペクトルの面積強度の時間変化を、速度論で解析したところ、855Kにおいては単純なLangmuirタイプ及び955Kにおいてはautocatalytic反応モデルで説明できることが分かった。

論文

Photoemission spectroscopy of the filled skutterudite compound YbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 村松 康司; 藤森 淳; 長本 泰征*; 小柳 剛*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2197 - S2200, 2003/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:32.04(Physics, Condensed Matter)

充填スクッテルダイト化合物$$RT_{4}X_{9}$$ ($$R$$=アルカリ金属, 希土類金属, アクチナイド; $$T$$=Fe, Ru, Os; $$X$$=プニクトゲン: P, As, Sb)は超伝導, 磁気秩序, ヘビー・フェルミオン的性質, 金属絶縁体転移など多様な物性を示すことから興味が持たれている物質である。この中でYbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$は磁気特性や輸送特性にヘビーフェルミオンあるいは価数揺動的振る舞いが見られる化合物であり、これらの性質はYb原子の価数の不安定性と関連づけられると考えられている。本研究は、励起源として放射光とヘリウム紫外線源とを用いた高分解能光電子分光によりYbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$の電子状態を調べたものである。実験により得られたスペクトルでは、Yb2価のシグナルにおいてバルク成分と表面成分がはっきり分離されて観測されたが、両者のエネルギー位置の関係は通常のYb化合物と比べて異常なものであることがわかった。

論文

Coexistence of passive and active oxidation for O$$_{2}$$/Si(001) system observed by SiO mass spectrometry and synchrotron radiation photoemission spectroscopy

寺岡 有殿; 盛谷 浩右; 吉越 章隆

Applied Surface Science, 216(1-4), p.8 - 14, 2003/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:36.26(Chemistry, Physical)

SPring-8のビームラインBL23SUに設置された表面反応分析装置を用いて、O$$_{2}$$/Si(001)表面反応系における表面酸化とSiO脱離が900Kから1000Kの表面温度範囲で共存することが見いだされた。SiOはおおむね1000K以上の温度で著しく大きな脱離収率を示す。脱離収率はO$$_{2}$$分子の運動エネルギーが大きいほど大きい。ところが、1000K以下では逆の傾向を示した。すなわち、運動エネルギーが小さいほどSiO脱離収率は大きい。Si(001)表面の酸素の吸着曲線をO-1s光電子強度で測定した結果、SiO脱離収率の結果と整合した。これらの事実から900Kから1000Kの表面温度範囲ではSi(001)表面の酸化とSiOの脱離が共存することが明らかとなった。

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