放射光を用いた高分解能共鳴角度分解光電子分光法による近藤半導体の電子構造の研究

使用同步辐射的高分辨率共振角分辨光电子能谱研究近藤半导体的电子结构

• 批准号: 14740193
• 负责人: 島田 賢也
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740193/
• 关键词: 近藤半導体; 共鳴光電子分光; 高分解能光電子分光; 放射光; CeRhAs; CeRhSb

本研究では広島大学放射光源HiSORアンジュレータービームラインに接続した高分解能光電子分光装置の改良、性能向上をはかった。その結果、hν=40-150eVの真空紫外・軟X線領域の放射光利用の光電子分光では、世界最高の高エネルギー分解能(7-20meV)を達成した。また低温物性と直接関わる電子状態を観測するため、試料温度の低温化を進めた結果、6Kが達成できるようになった。低温で(擬)ギャップを持つ近藤半導体CeRhAs、近藤半金属CeRhSb単結晶試料について詳細な温度可変高分解能共鳴光電子分光実験を行った。その結果、CeRhAsのCe4f電子状態に降温とともにエネルギーギャップが形成される様子を直接観測することができた。さらにフェルミ分布関数の温度広がりを利用してフェルミ準位よりも上(非占有電子状態側)の近藤共鳴ピークを直接観測することに初めて成功し、近藤温度が1500K程度であることを明らかにした。価数揺動物質であるCeRhX(X=In, Sn)単結晶について高分解能共鳴光電子分光実験を行った。Ce4f状態、Rh4d状態ともにCeRhX(X=As, Sb)と異なることが示され、フェルミ準位近傍の電子状態の違い(c-f混成の違い)がエネルギーギャップ形成に深く関与していることが明らかとなった。都立大学との共同研究で理想的な一次元電子系と見なされるカーボンナノチューブの温度可変高分解能光電子分光実験を行った。その結果、フェルミ準位付近の光電子スペクトル強度のエネルギー依存性、およびフェルミ準位直上でのスペクトル強度の温度依存性が「べき乗則」に従うことが明確に示された。これは朝永-ラッティンジャー流体が実現していることを実験的に初めて証明するものであり、Nature誌に掲載された。この成果は、本科学研究費補助金を受けて測定系を改良・整備したことが大きく貢献している。

在这项研究中，我们的目标是改进和提高连接到 HiSOR 波荡器光束线（广岛大学的同步加速器辐射源）的高分辨率光电子能谱仪的性能。结果，我们利用hν=40-150eV的真空紫外和软X射线区域的同步加速器辐射，在光电子能谱中实现了世界最高的高能分辨率（7-20meV）。此外，为了观察与低温物理性质直接相关的电子态，我们通过降低样品温度已经能够达到6K的温度。对低温下具有（赝）能隙的近藤半导体 CeRhAs 和近藤半金属 CeRhSb 单晶样品进行了详细的变温高分辨率共振光电子能谱实验。结果，我们能够直接观察到随着温度降低，CeRhAs 的 Ce4f 电子态能隙的形成。此外，他们利用费米分布函数的温度分布，首次成功直接观测到费米能级以上（未占据电子态侧）的近藤共振峰，并揭示近藤温度约为1500 K。 。在价态振荡器 CeRhX (X=In, Sn) 单晶上进行了高分辨率共振光电子能谱实验。 Ce4f态和Rh4d态都被证明与CeRhX（X=As，Sb）不同，并且很明显，费米能级附近电子态的差异（c-f杂化的差异）深深参与了CeRhX（X=As，Sb）的形成。能量差距变成了。在与东京都立大学的联合研究中，我们对碳纳米管进行了变温高分辨率光电子能谱实验，碳纳米管被认为是理想的一维电子系统。结果清楚地表明，费米能级附近的光电子光谱强度的能量依赖性和费米能级上方的光谱强度的温度依赖性遵循“幂律”。这是实现 Tomonaga-Luttinger 流体的第一个实验证明，并发表在《自然》杂志上。这一成果很大程度上得益于本次科学研究资助对测量系统的改进和维护。

项目成果

K.Shimada, et al.: "High-resolution low-temperature photoemission spectroscopy at HiSOR linear undulator beamline"Surface Review and Letters. 9・1. 529 (2002)

K.Shimada 等人：“HiSOR 线性波荡器光束线的高分辨率低温光电子能谱”Surface Review and Letters 529 (2002)。

S.Qiao, et al.: "Electron optics with cylindrical deflector for spin-resolved inverse photoemission spectroscopy"Surface Review and letters. 9・1. 487 (2002)

S.Qiao 等人：“用于自旋分辨逆光电子能谱的圆柱形偏转器的电子光学”表面评论和信件 9・1（2002）。

H.Sato, et al.: "X-dependent electronic structure of YbXCu4 (X=In, Cd, Mg) investigated by high-resolution photoemission spectroscopy"Journal of Physics : Condensed Matter. 14. 4445 (2002)

H.Sato 等人：“通过高分辨率光电子能谱研究了 YbXCu4 (X=In、Cd、Mg) 的 X 依赖性电子结构”《物理学杂志：凝聚态》。

島田賢也: "HiSORにおける真空紫外・軟X線領域の高分解能光電子分光"日本放射光学会誌. 16・4. 213 (2003)

岛田肯尼亚：“HiSOR 中真空紫外和软 X 射线区域的高分辨率光电子能谱”，日本辐射光学学会杂志，16, 4. 213 (2003)。

H.Sato, et al.: "Temperature-dependent high-resolution spectroscopy of YbMCu4 (M=In, Cd, Mg)"Surface Review and Letters. 9・1. 1079 (2002)

H.Sato 等人：“YbMCu4 (M=In、Cd、Mg) 的温度相关高分辨率光谱”Surface Review and Letters 9・1 (2002)。